如果把超級計(jì)算機(jī)研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域比作一個(gè)“養(yǎng)魚池”，那么現(xiàn)在，它將跳進(jìn)一條“鯰魚”——“新型計(jì)算結(jié)構(gòu)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”前天在上海成立。這個(gè)由“非主流”企業(yè)牽頭組建的產(chǎn)學(xué)研共同體，將以全新的設(shè)計(jì)思路和體系框架，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)主流技術(shù)路線，研發(fā)綠色、高效能的超級計(jì)算機(jī)。
中國工程院院士、國家數(shù)字交換系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心主任鄔江興表示，當(dāng)高性能計(jì)算步入“千萬億次時(shí)代”，只有突破傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，超級計(jì)算機(jī)才有望繼續(xù)升級。
目前，在國家863計(jì)劃和上海市科委共同支持下，一項(xiàng)名為“鯰魚行動(dòng)”的高性能計(jì)算技術(shù)突破正在進(jìn)行。按照行動(dòng)時(shí)間表，“聯(lián)盟”有望在明年拿出第一臺融入“綠色計(jì)算”新概念的原型樣機(jī)。與現(xiàn)在的超級計(jì)算機(jī)相比，這個(gè)“顛覆性創(chuàng)新”的產(chǎn)物給自己設(shè)定了“效率增10倍、能耗降10倍”的雙十目標(biāo)。
“神算子”大材小用
上海超級計(jì)算中心的機(jī)房里，百萬億次超級計(jì)算機(jī)“魔方”正為來自全國的100多項(xiàng)科研課題同時(shí)“動(dòng)腦筋”。相比大批還在排隊(duì)等候的項(xiàng)目，這些課題能分享“魔方”2萬多個(gè)CPU的資源，無疑是幸福的。可在超級計(jì)算機(jī)的研制者心中，這種多個(gè)課題“拼機(jī)”計(jì)算的應(yīng)用模式是“不得已而為之”。
“現(xiàn)在的超級計(jì)算機(jī)采用并行計(jì)算構(gòu)架，而用戶求解的課題往往按串行思維設(shè)計(jì)，很難拆分成多個(gè)并行計(jì)算的題目?！编w江興告訴記者，由于超算與用戶的“思維方式”存在差異，在實(shí)際應(yīng)用中，更多地是將一臺超算“拆分”給多個(gè)用戶同時(shí)使用，可謂“大材小用”；而真正需要超級運(yùn)算的超復(fù)雜課題，又很難找到適合它的超級計(jì)算機(jī)。
其實(shí)，無論是“百萬億次”還是“千萬億次”，所表示的都是超級計(jì)算機(jī)的峰值運(yùn)算能力。也就是說，只有在所有CPU滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，超算的“大腦”才轉(zhuǎn)得那么快。單項(xiàng)課題所占用的僅僅是“神算子”的一小部分運(yùn)算資源，實(shí)際解題速度只有峰值運(yùn)算能力的5%-10%。
向奧數(shù)高手學(xué)絕招
同做一道奧數(shù)題，高中生和菲爾茲獎(jiǎng)（國際數(shù)學(xué)界最高獎(jiǎng)項(xiàng)）得主誰更快？結(jié)果是，菲爾茲獎(jiǎng)得主花了半小時(shí)算了滿滿一黑板，奧數(shù)高手僅用15秒。因?yàn)閵W數(shù)高手的答案根本不是算出來的，而是從儲存于大腦的題庫中“比對”出了結(jié)果。
鄔江興說，數(shù)學(xué)大師的解題方法與現(xiàn)在的超級計(jì)算機(jī)非常相似——無論計(jì)算任務(wù)多么復(fù)雜，都要按部就班地將任務(wù)分解成最最簡單的四則運(yùn)算，歷經(jīng)無數(shù)次加減乘除（最后都轉(zhuǎn)換成加法），最終算出結(jié)果。
凡事從頭算起不僅影響速度，而且能耗驚人。據(jù)介紹，位列全球前10名的高性能計(jì)算機(jī)功耗均在數(shù)兆瓦以上，相當(dāng)于一個(gè)中小城市一年的用電量。
奧數(shù)高手的解題方法給了“鯰魚行動(dòng)”成員另辟蹊徑的啟發(fā)：若能從大量的重復(fù)計(jì)算中總結(jié)出若干算例，并“寫入”提前預(yù)制的模塊，插進(jìn)超算的“大肚腩”，那么當(dāng)新題目出現(xiàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)只需“搜腸刮肚”找出與之匹配的一個(gè)個(gè)算例，不必總是辛苦地從“一二三”算起。
“未來的超級計(jì)算機(jī)內(nèi)部，像是一個(gè)大超市，放滿了成品、半成品，現(xiàn)場可編程技術(shù)可將這些‘預(yù)制品’隨機(jī)組合，根據(jù)用戶需要隨時(shí)‘變形’?！编w江興說，在“鯰魚行動(dòng)”激勵(lì)下，國內(nèi)高性能計(jì)算領(lǐng)域主流的“家魚”和非主流的“鯰魚”都已行動(dòng)起來，越來越多的研究力量將投入這場新的計(jì)算機(jī)革命。
