目前全球主要國家在建造億億次級超級計(jì)算機(jī)方面正在展開激烈的競爭。美國能源部(DOE)阿爾貢國家實(shí)驗(yàn)室首席計(jì)算機(jī)科學(xué)家PeterBeckman就是這方面的一位領(lǐng)軍人物。

　　Beckman稱，雖然DOE致力于研發(fā)億億次超級計(jì)算機(jī)已經(jīng)有兩年時(shí)間，但是用于實(shí)際建造這種超級系統(tǒng)的資金還沒有獲得政府批準(zhǔn)。他稱，除非美國想在研發(fā)億億次超級計(jì)算機(jī)的競賽中取勝，否則美國政府不會(huì)批準(zhǔn)這筆研發(fā)經(jīng)費(fèi)。盡管美國能源部還沒有公布過準(zhǔn)確的研發(fā)成本，但是超級計(jì)算機(jī)研發(fā)項(xiàng)目預(yù)計(jì)將會(huì)花費(fèi)數(shù)十億美元。

　　美國開始新一輪超級計(jì)算機(jī)競賽

　　目前最強(qiáng)大的系統(tǒng)為千萬億次級浮點(diǎn)計(jì)算，這意味著每秒可進(jìn)行十的十五次方運(yùn)算。在本月公布的超級計(jì)算機(jī)500強(qiáng)最新名單中，中國的“天河一號”以每秒2.5千萬億次運(yùn)算速度排名第一。億億次系統(tǒng)的測算單位為億億次浮點(diǎn)計(jì)算，1億億次相當(dāng)于每秒可進(jìn)行一百萬的三次方浮點(diǎn)計(jì)算。目前中國、歐洲和日本正在全力研發(fā)億億次級計(jì)算平臺(tái)。

　　Beckman近期被提名為在阿拉貢新成立的億億次技術(shù)與計(jì)算學(xué)院和國家領(lǐng)導(dǎo)的主要計(jì)算設(shè)備(NLCF)主管。Beckman在接受美國《計(jì)算機(jī)世界》的采訪時(shí)談到了一些面臨的挑戰(zhàn)。

　　當(dāng)前億億次超級計(jì)算機(jī)的重點(diǎn)研發(fā)方向是什么?

　　現(xiàn)在的情況或都說是我們的理解是我們需要將硬件、軟件和應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新模式。雖然DOE和其他部門將資助我們進(jìn)行這些轉(zhuǎn)型，但是目前我們在啟動(dòng)階段僅獲得了初步的規(guī)劃資金。

　　在軟件研發(fā)方向我們正在籌集資金以進(jìn)行起步。目前這方面的工作由我、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室知名研究員田納西大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)教授JackDongarra以及一部分組件聯(lián)合設(shè)計(jì)人員共同負(fù)責(zé)。對于政府來說，下一步是提出一個(gè)雄心勃勃的研發(fā)計(jì)劃和資助計(jì)劃。

　　我可以肯定你們的讀者清楚目前是什么情況，我們在能源、預(yù)算、架構(gòu)和時(shí)鐘頻率上受到了制約，計(jì)算的每一個(gè)層面都在發(fā)生著變化。過去，我們的電腦只有一個(gè)或兩個(gè)CPU，現(xiàn)在看一下你的筆記本電腦，它們可能使用的是四核，甚至是八核CPU。我們看到平行運(yùn)算將快速增長。為此我們將調(diào)整算法和應(yīng)用以使用這種平行運(yùn)算。

　　與此同時(shí)，從硬件和系統(tǒng)軟件方面看，電源管理和數(shù)據(jù)中心也發(fā)生了巨大的變化。發(fā)生在標(biāo)準(zhǔn)Web服務(wù)器空間上的每一件事都會(huì)發(fā)生在高性能計(jì)算上。但是在高性能計(jì)算方面我們僅能展望三至五年時(shí)間。

　　這些就如同一臺(tái)時(shí)間機(jī)器一樣。在高性能計(jì)算中發(fā)生的事情，然后會(huì)發(fā)生在高性能技術(shù)服務(wù)器中，最后會(huì)發(fā)生在你的筆記本電腦上。

　　我們正在關(guān)注著這些巨大的變化，可以說我們需要的是針對這些問題在硬件、軟件和應(yīng)用上進(jìn)行有組織的研發(fā)。我們不能僅針對其中一項(xiàng)進(jìn)行研發(fā)。

　　目前已經(jīng)研發(fā)到了什么程度了?你們現(xiàn)在處于什么階段?

　　我們已經(jīng)在非正式的情況下研究了近十年時(shí)間。IBM是阿拉貢和勞倫斯·利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室的合作伙伴，我們在一起設(shè)計(jì)了藍(lán)色基因/P和藍(lán)色基因/Q。在合作中，我們出資讓IBM設(shè)計(jì)了藍(lán)色基因/P和藍(lán)色基因/Q，然后我們的科學(xué)家不斷的進(jìn)行評估，對取舍進(jìn)行討論。比如，與其它內(nèi)核相比，我們是否應(yīng)當(dāng)有一個(gè)內(nèi)存管理單元?我所說的討論都是在小范圍內(nèi)進(jìn)行的，我們沒有將這些問題拿到更大的團(tuán)體內(nèi)進(jìn)行討論。

　　在億億次超級計(jì)算機(jī)研發(fā)中，DOE稱我們應(yīng)當(dāng)成立一系列可覆蓋多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域以及融合、材料、化學(xué)、氣候等方面的共同設(shè)計(jì)中心。這些社團(tuán)可以在公司設(shè)計(jì)平臺(tái)方面提出自己的看法。

　　這代表目前美國或國際上其他國家的研發(fā)方向嗎?

　　可以說DOE的研發(fā)方向代表著美國的研發(fā)方向。我和JackDongarra還負(fù)責(zé)國際億億次軟件項(xiàng)目(IESP)。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們與來自亞洲、歐洲和美國的同行致力于軟件的研發(fā)。在這一點(diǎn)上可以說我們超越了國家的界線。大家一起對開源代碼進(jìn)行研究。

　　由于軟件無處不在，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了共享，并且提升了全球的內(nèi)部聯(lián)系。IESP為億億次超級計(jì)算機(jī)所需要的軟件規(guī)劃了一個(gè)路線圖。我們花了一年半的時(shí)間才設(shè)計(jì)了一個(gè)路線圖，目前我們已經(jīng)將注意力放在了共同設(shè)計(jì)上，這需要相互協(xié)作。

　　DOE正在資助一個(gè)非常詳細(xì)的項(xiàng)目，以啟動(dòng)對億億次超級計(jì)算機(jī)的規(guī)劃。他們已經(jīng)下?lián)芰艘?guī)劃資金。不過在資助資金列入國會(huì)預(yù)算之前，項(xiàng)目只能處于規(guī)劃階段。

　　你們是不是對億億次超級計(jì)算機(jī)研發(fā)能否得到資金感到擔(dān)憂?

　　是的，我們有這方面的憂慮。預(yù)算很緊，并且會(huì)隨著政治環(huán)境發(fā)生改變，華盛頓對研發(fā)的理解也會(huì)出現(xiàn)變化，這意味碰上我們不得不對計(jì)劃內(nèi)容進(jìn)行再次審視。我們目前的擔(dān)憂是必須要主動(dòng)作為，得到研發(fā)資金，否則我們將失去這一領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位。DOE在過去幾年一直在規(guī)劃這些，所以目前沒有什么新義。

　　億億次超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)是否像人們預(yù)測的那樣?它們能夠在2018年研發(fā)成功?

　　從某種程度上說，我們是這么預(yù)測的，但是這僅僅是立足于我們對一個(gè)明確目標(biāo)的投資基礎(chǔ)上的。如果我們沒有得到國家的支持，我們不可能會(huì)在2018年研發(fā)成功。

　　在研發(fā)千萬億次超級計(jì)算機(jī)和研發(fā)億億次超級計(jì)算機(jī)之間有什么可以對照的地方?

　　在大約15年的時(shí)間內(nèi)，全球超級計(jì)算機(jī)中的平行計(jì)算的最大能力并沒有多大變化。超級計(jì)算機(jī)使用了數(shù)以萬計(jì)的處理器，現(xiàn)在正在呈指數(shù)級增加。目前藍(lán)色基因擁有20萬個(gè)或30萬個(gè)內(nèi)核。新的超級計(jì)算機(jī)將使用100萬個(gè)處理器。為了充分利用平行計(jì)算，應(yīng)用代碼需要大幅改良。

　　是否對超級計(jì)算機(jī)的程序語言進(jìn)行了研發(fā)?

　　這是一個(gè)很泛泛的問題。如果你去問10個(gè)從事應(yīng)用研發(fā)的人員，“你們未來的編程模式是什么?”你會(huì)得到不同的回答，或許在他們的回答中你得不到明確的答案。目前如何運(yùn)作平行計(jì)算的方法還不明朗。

　　超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)能夠?yàn)槊绹?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來什么好處?

　　我們的國家有喜歡用新辦法解決問題的嗜好。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問題，我們喜歡找出一個(gè)創(chuàng)新性的解決辦法。對于醫(yī)療保健、運(yùn)輸、發(fā)電、基礎(chǔ)材料、化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的問題，我希望能夠這為些問題找出一創(chuàng)新性的解決方案。

　　這些研發(fā)都需要政府的資金支持，因?yàn)檫@些研發(fā)涉及到基礎(chǔ)科學(xué)，可以說比100年前更需要政府支持，這種說法對嗎?

　　許多人并不了解情況。在很早以前，一個(gè)人就能獨(dú)自進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造，現(xiàn)在一個(gè)人也可以進(jìn)行，但是他必須擁有許多已經(jīng)由團(tuán)體研發(fā)出來的成果和技術(shù)。

　　為了獲得長足的進(jìn)步，真正掌握領(lǐng)先技術(shù)，你必須與許多科學(xué)家展開合作。在與大學(xué)、實(shí)驗(yàn)室、其它行業(yè)和其他國家合作之中需要做大量的科學(xué)研究，這需要政府持續(xù)進(jìn)行投資。

　　另外教育也是關(guān)鍵。要想找到能夠在我們實(shí)驗(yàn)室工作的人才和博士后已經(jīng)越來越困難。

　　為什么會(huì)這樣呢?

　　我們目前無法培養(yǎng)出擁有足夠高的學(xué)術(shù)與科研水平的人才。當(dāng)我們在這一特殊的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域招聘人才時(shí)，我們要花很大的精力。這方面的人才不夠，這是一個(gè)小群體。

　　像您這樣所自己的黃金時(shí)間放在了億億次超級計(jì)算機(jī)研發(fā)上的人在美國有多少?

　　如果以專門從事億億次超級計(jì)算機(jī)研發(fā)為標(biāo)準(zhǔn)，我認(rèn)為這方面的人數(shù)實(shí)在是太少。

　　在推出億億次超級計(jì)算機(jī)研發(fā)過程中，明年您希望看到什么，它們能增強(qiáng)您的信心嗎?

　　我希望預(yù)算能夠順利通過，政府對億億次超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)提供實(shí)實(shí)在在的資助。我們必須快速找到硬件合作伙伴以便有能力對預(yù)算通過做出反應(yīng)，同時(shí)能夠快速與共同設(shè)計(jì)中心和軟件研發(fā)團(tuán)體展開合作。

　　是否有來自歐洲和亞洲的競爭?

　　如果你看一下中國研發(fā)的超級計(jì)算機(jī)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)全球許多國家正在扎扎實(shí)實(shí)的在科技和工程領(lǐng)域培養(yǎng)人才，十年后競爭力將會(huì)出現(xiàn)巨大差距。

　　在科技領(lǐng)域付出努力的國家未來將在競爭中占據(jù)優(yōu)勢?？匆幌轮袊?，你會(huì)發(fā)現(xiàn)中國正在對戰(zhàn)略目標(biāo)進(jìn)行合理的投資。

　　看一下歐洲，看一個(gè)他們的超級計(jì)算機(jī)中心，你會(huì)發(fā)現(xiàn)他們正在對億億次超級計(jì)算機(jī)的研發(fā)進(jìn)行投資?？匆幌氯?0大超級計(jì)算機(jī)排行榜，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有一半的超級計(jì)算機(jī)都在外國。全球10大超級計(jì)算機(jī)有一半不在美國這是從來沒有過的。

　　在這種激烈競爭的環(huán)境下，現(xiàn)在是投資研發(fā)億億次超級計(jì)算機(jī)的大好時(shí)機(jī)嗎?

　　可能現(xiàn)在就是良機(jī)。我們現(xiàn)在許多事情都處于被動(dòng)，我們最好不要處于這種被動(dòng)的處境。

　　我們現(xiàn)在真正需要做的是建立起來，并持續(xù)維護(hù)這種專業(yè)設(shè)計(jì)和教育體制，讓其整合成一個(gè)整體。我們不能太過于注重購買部件和產(chǎn)品，因?yàn)槿魏螄叶伎梢再I到超級計(jì)算機(jī)，但不是每個(gè)國家都有研發(fā)出超級計(jì)算機(jī)的能力。

　　問題是誰來研發(fā)這些技術(shù)、設(shè)計(jì)軟件和應(yīng)用?這是美國科學(xué)和技術(shù)工程的事?，F(xiàn)在我們雖然還處于領(lǐng)先地位，但是我們的競爭對手正在迎頭趕上。