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Nov
2010 30

互联网大战:美国亿亿次超级计算机面临的挑战

  • 时间:2010/11/30 15:08:34
  • 阅读:739659次

  目前全球主要国家在建造亿亿次级超级计算机方面正在展开激烈的竞争。美国能源部(DOE)阿尔贡国家实验室首席计算机科学家PeterBeckman就是这方面的一位领军人物。

  Beckman称,虽然DOE致力于研发亿亿次超级计算机已经有两年时间,但是用于实际建造这种超级系统的资金还没有获得政府批准。他称,除非美国想在研发亿亿次超级计算机的竞赛中取胜,否则美国政府不会批准这笔研发经费。尽管美国能源部还没有公布过准确的研发成本,但是超级计算机研发项目预计将会花费数十亿美元。

  美国开始新一轮超级计算机竞赛

  目前最强大的系统为千万亿次级浮点计算,这意味着每秒可进行十的十五次方运算。在本月公布的超级计算机500强最新名单中,中国的“天河一号”以每秒2.5千万亿次运算速度排名第一。亿亿次系统的测算单位为亿亿次浮点计算,1亿亿次相当于每秒可进行一百万的三次方浮点计算。目前中国、欧洲和日本正在全力研发亿亿次级计算平台。

  Beckman近期被提名为在阿拉贡新成立的亿亿次技术与计算学院和国家领导的主要计算设备(NLCF)主管。Beckman在接受美国《计算机世界》的采访时谈到了一些面临的挑战。

  当前亿亿次超级计算机的重点研发方向是什么?

  现在的情况或都说是我们的理解是我们需要将硬件、软件和应用转变为一种新模式。虽然DOE和其他部门将资助我们进行这些转型,但是目前我们在启动阶段仅获得了初步的规划资金。

  在软件研发方向我们正在筹集资金以进行起步。目前这方面的工作由我、橡树岭国家实验室知名研究员田纳西大学计算机科学教授JackDongarra以及一部分组件联合设计人员共同负责。对于政府来说,下一步是提出一个雄心勃勃的研发计划和资助计划。

  我可以肯定你们的读者清楚目前是什么情况,我们在能源、预算、架构和时钟频率上受到了制约,计算的每一个层面都在发生着变化。过去,我们的电脑只有一个或两个CPU,现在看一下你的笔记本电脑,它们可能使用的是四核,甚至是八核CPU。我们看到平行运算将快速增长。为此我们将调整算法和应用以使用这种平行运算。

  与此同时,从硬件和系统软件方面看,电源管理和数据中心也发生了巨大的变化。发生在标准Web服务器空间上的每一件事都会发生在高性能计算上。但是在高性能计算方面我们仅能展望三至五年时间。

  这些就如同一台时间机器一样。在高性能计算中发生的事情,然后会发生在高性能技术服务器中,最后会发生在你的笔记本电脑上。

  我们正在关注着这些巨大的变化,可以说我们需要的是针对这些问题在硬件、软件和应用上进行有组织的研发。我们不能仅针对其中一项进行研发。

  目前已经研发到了什么程度了?你们现在处于什么阶段?

  我们已经在非正式的情况下研究了近十年时间。IBM是阿拉贡和劳伦斯·利弗莫尔实验室的合作伙伴,我们在一起设计了蓝色基因/P和蓝色基因/Q。在合作中,我们出资让IBM设计了蓝色基因/P和蓝色基因/Q,然后我们的科学家不断的进行评估,对取舍进行讨论。比如,与其它内核相比,我们是否应当有一个内存管理单元?我所说的讨论都是在小范围内进行的,我们没有将这些问题拿到更大的团体内进行讨论。

  在亿亿次超级计算机研发中,DOE称我们应当成立一系列可覆盖多个应用领域以及融合、材料、化学、气候等方面的共同设计中心。这些社团可以在公司设计平台方面提出自己的看法。

  这代表目前美国或国际上其他国家的研发方向吗?

  可以说DOE的研发方向代表着美国的研发方向。我和JackDongarra还负责国际亿亿次软件项目(IESP)。在这个项目中,我们与来自亚洲、欧洲和美国的同行致力于软件的研发。在这一点上可以说我们超越了国家的界线。大家一起对开源代码进行研究。

  由于软件无处不在,目前已经实现了共享,并且提升了全球的内部联系。IESP为亿亿次超级计算机所需要的软件规划了一个路线图。我们花了一年半的时间才设计了一个路线图,目前我们已经将注意力放在了共同设计上,这需要相互协作。

  DOE正在资助一个非常详细的项目,以启动对亿亿次超级计算机的规划。他们已经下拨了规划资金。不过在资助资金列入国会预算之前,项目只能处于规划阶段。

  你们是不是对亿亿次超级计算机研发能否得到资金感到担忧?

  是的,我们有这方面的忧虑。预算很紧,并且会随着政治环境发生改变,华盛顿对研发的理解也会出现变化,这意味碰上我们不得不对计划内容进行再次审视。我们目前的担忧是必须要主动作为,得到研发资金,否则我们将失去这一领域内的领导地位。DOE在过去几年一直在规划这些,所以目前没有什么新义。

  亿亿次超级计算机的研发是否像人们预测的那样?它们能够在2018年研发成功?

  从某种程度上说,我们是这么预测的,但是这仅仅是立足于我们对一个明确目标的投资基础上的。如果我们没有得到国家的支持,我们不可能会在2018年研发成功。

  在研发千万亿次超级计算机和研发亿亿次超级计算机之间有什么可以对照的地方?

  在大约15年的时间内,全球超级计算机中的平行计算的最大能力并没有多大变化。超级计算机使用了数以万计的处理器,现在正在呈指数级增加。目前蓝色基因拥有20万个或30万个内核。新的超级计算机将使用100万个处理器。为了充分利用平行计算,应用代码需要大幅改良。

  是否对超级计算机的程序语言进行了研发?

  这是一个很泛泛的问题。如果你去问10个从事应用研发的人员,“你们未来的编程模式是什么?”你会得到不同的回答,或许在他们的回答中你得不到明确的答案。目前如何运作平行计算的方法还不明朗。

  超级计算机的研发能够为美国经济发展带来什么好处?

  我们的国家有喜欢用新办法解决问题的嗜好。当我们发现了一个问题,我们喜欢找出一个创新性的解决办法。对于医疗保健、运输、发电、基础材料、化学领域内出现的问题,我希望能够这为些问题找出一创新性的解决方案。

  这些研发都需要政府的资金支持,因为这些研发涉及到基础科学,可以说比100年前更需要政府支持,这种说法对吗?

  许多人并不了解情况。在很早以前,一个人就能独自进行发明创造,现在一个人也可以进行,但是他必须拥有许多已经由团体研发出来的成果和技术。

  为了获得长足的进步,真正掌握领先技术,你必须与许多科学家展开合作。在与大学、实验室、其它行业和其他国家合作之中需要做大量的科学研究,这需要政府持续进行投资。

  另外教育也是关键。要想找到能够在我们实验室工作的人才和博士后已经越来越困难。

  为什么会这样呢?

  我们目前无法培养出拥有足够高的学术与科研水平的人才。当我们在这一特殊的计算机科学领域招聘人才时,我们要花很大的精力。这方面的人才不够,这是一个小群体。

  像您这样所自己的黄金时间放在了亿亿次超级计算机研发上的人在美国有多少?

  如果以专门从事亿亿次超级计算机研发为标准,我认为这方面的人数实在是太少。

  在推出亿亿次超级计算机研发过程中,明年您希望看到什么,它们能增强您的信心吗?

  我希望预算能够顺利通过,政府对亿亿次超级计算机的研发提供实实在在的资助。我们必须快速找到硬件合作伙伴以便有能力对预算通过做出反应,同时能够快速与共同设计中心和软件研发团体展开合作。

  是否有来自欧洲和亚洲的竞争?

  如果你看一下中国研发的超级计算机,你会发现全球许多国家正在扎扎实实的在科技和工程领域培养人才,十年后竞争力将会出现巨大差距。

  在科技领域付出努力的国家未来将在竞争中占据优势。看一下中国,你会发现中国正在对战略目标进行合理的投资。

  看一下欧洲,看一个他们的超级计算机中心,你会发现他们正在对亿亿次超级计算机的研发进行投资。看一下全球10大超级计算机排行榜,你会发现有一半的超级计算机都在外国。全球10大超级计算机有一半不在美国这是从来没有过的。

  在这种激烈竞争的环境下,现在是投资研发亿亿次超级计算机的大好时机吗?

  可能现在就是良机。我们现在许多事情都处于被动,我们最好不要处于这种被动的处境。

  我们现在真正需要做的是建立起来,并持续维护这种专业设计和教育体制,让其整合成一个整体。我们不能太过于注重购买部件和产品,因为任何国家都可以买到超级计算机,但不是每个国家都有研发出超级计算机的能力。

  问题是谁来研发这些技术、设计软件和应用?这是美国科学和技术工程的事。现在我们虽然还处于领先地位,但是我们的竞争对手正在迎头赶上。

——THE END——

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