中國超算被潑冷水，神威·太湖之光的軟肋居然是這個(gè)

2016 年 11 月 16 日，在第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果發(fā)布活動(dòng)”記者見面會(huì)上，“神威·太湖之光”超級(jí)計(jì)算機(jī)亮相。

2 月 16 日，2017 年世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽開幕，這是一個(gè)堪稱國際頂尖水平的賽事。從參賽人數(shù)來看，來自中國、美國、英國、德國、印度、俄羅斯等 15 個(gè)國家和地區(qū) 230 支高校參賽，是國際同類賽事之最。

開幕式上，國家 863 計(jì)劃“高性能計(jì)算機(jī)及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”重大項(xiàng)目總體專家組組長、北京航空航天大學(xué)教授錢德沛作為受邀嘉賓，在致辭中向與會(huì)專家和年輕參賽選手潑了一盆冷水：“今天的神威·太湖之光，作為世界上最快的超算，是基于我們自己的眾核處理器來實(shí)現(xiàn)的，那么我們的軟件怎么辦，系統(tǒng)軟件，工具軟件、應(yīng)用軟件？這些是否也能跟上步伐？”

換言之，我們有了超一流的硬件，可是我們的軟件、應(yīng)用呢？

這道出了大賽舉辦的初衷，正如大賽發(fā)起人、中國工程院院士、浪潮集團(tuán)首席科學(xué)家王恩東所說，讓年輕參賽者通過挑戰(zhàn)神威·太湖之光，篩選出更多面向未來的復(fù)合型科技精英。以此，也來回答備受專業(yè)人士關(guān)心的問題：通過超一流的計(jì)算機(jī)，我們能否做出超一流的應(yīng)用來？

一場不同于實(shí)驗(yàn)室里的戰(zhàn)役：對(duì)超算不再“盲人摸象”

至今，錢德沛還記得 20 多年前“尷尬”的一幕。那是 1996 年，他和另外一位專家去參加全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)，“會(huì)場內(nèi)外，一個(gè)中國大陸的學(xué)者也碰不到”。

讓他沒想到的是，一晃多年過去，在如今的超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域，已經(jīng)很難找到?jīng)]有中國大陸學(xué)者身影的學(xué)術(shù)會(huì)議。更讓他自豪的是，中國還發(fā)起了已經(jīng)成為目前國際上規(guī)模最大的大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽。

在他看來，這是一個(gè)“有長遠(yuǎn)”眼光的舉動(dòng)，如今不論是自然科學(xué)，還是工程技術(shù)，都離不開所謂的大數(shù)據(jù)以及計(jì)算能力的提升，“掌握計(jì)算的技能，對(duì)我們的科學(xué)教育來說是一個(gè)根本任務(wù)”。

遺憾的是，在國家超級(jí)計(jì)算無錫中心主任、清華大學(xué)教授楊廣文看來，迄今為止，我國在超級(jí)計(jì)算領(lǐng)域的課程設(shè)置，與行業(yè)發(fā)展的速度仍有較大的差距。

楊廣文還記得，將近 5 年前，在全球大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽（ISC12）之前的國內(nèi)選拔時(shí)，主辦方通知了國內(nèi) 300 所學(xué)校，最后參加的卻只有 27 所，絕大多數(shù)學(xué)校之所以放棄，就在于他們沒有合適的、富有創(chuàng)造力的選手。這也再次拷問國人在超算應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)造力的培養(yǎng)。

錢德沛告訴記者，我國的超算起步較晚，長期以來都存在著“重技術(shù)、輕應(yīng)用，重硬件、輕軟件”的問題；而相應(yīng)超算人才的教育，也很難跟上趟兒，新世紀(jì)以來更是進(jìn)入了貧瘠地帶，不少計(jì)算機(jī)學(xué)院甚至把這個(gè)課程砍掉，導(dǎo)致學(xué)生沒學(xué)過，不會(huì)用。

畢竟，超算涉及多個(gè)學(xué)科的交叉應(yīng)用，諸如師資、設(shè)備的培養(yǎng)成本都很大，沒有學(xué)校愿意專門為此調(diào)整課程設(shè)置。有的專家一針見血提到：學(xué)?；◣装偃f上千萬元購買的設(shè)備，不可能讓一個(gè)本科學(xué)生輕易去碰，如果弄壞了怎么辦？這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)太大了。

相應(yīng)地，超算大賽卻為學(xué)生提供了頂級(jí)的超算設(shè)備，也鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新與冒險(xiǎn)精神。今年參賽選手要進(jìn)軍的神威·太湖之光，就在楊廣文領(lǐng)銜的國家超級(jí)計(jì)算無錫中心。

在他看來，這是一場不同于實(shí)驗(yàn)室里的戰(zhàn)役，對(duì)很多從事超算工作的科研人員來說，超級(jí)計(jì)算機(jī)到底是什么模樣，有什么潛能，仍在不停地摸索。那么通過比賽，讓學(xué)生有一個(gè)“從頭到尾”的整體性、而非“盲人摸象”般的認(rèn)識(shí)，至關(guān)重要。

如何在世界最快超級(jí)計(jì)算機(jī)上大顯身手？

神威·太湖之光究竟有多快？用數(shù)字來看，其峰值性能達(dá)每秒 12.5 億億次，也因此成為世界首臺(tái)運(yùn)行速度超 10 億億次 / 秒的超級(jí)計(jì)算機(jī)。楊廣文曾表示，這臺(tái)運(yùn)算最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)，性能指標(biāo)超過第二至第六名 5 臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)的總和。

有一個(gè)更為通俗的類比，神威·太湖之光的速度相當(dāng)于普通家用電腦的 200 萬倍。

為什么超算會(huì)有那么強(qiáng)大的能力？原因其實(shí)很簡單：每臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)都由大量的計(jì)算核心（計(jì)算節(jié)點(diǎn)）組成，計(jì)算處理問題時(shí)，這些計(jì)算核心團(tuán)結(jié)協(xié)作，一起努力工作，這就是所謂的“并行計(jì)算”。和人類“人多力量大”“團(tuán)結(jié)就是力量”的道理無甚區(qū)別。

相應(yīng)地，計(jì)算機(jī)科學(xué)家的主要任務(wù)，就是將計(jì)算數(shù)學(xué)家給出的算法，寫成能在超級(jí)計(jì)算機(jī)上高效執(zhí)行的并行程序。

這并不簡單：正如中科院軟件所并行軟件與計(jì)算科學(xué)實(shí)驗(yàn)室姚繼鋒博士所說，寫一本小說、抄寫生字 1 萬遍、造一輛汽車，等等，設(shè)想把這件事情交給 1 個(gè)人做、10 個(gè)人做、100 個(gè)人做、1 萬個(gè)人做，將會(huì)是什么情形——10 個(gè)人做，就一定是 1 個(gè)人做的效率的 10 倍嗎？當(dāng)中有人偷懶不干活兒怎么辦，又或者有人生病了該怎么辦？

計(jì)算機(jī)科學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)和這個(gè)類似，他們需要指揮、協(xié)調(diào)眾多計(jì)算核心，讓它們齊心協(xié)力，不僅要把工作做對(duì)，還要做得快、做得好。

2016 年 11 月中旬，在美國舉行的全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)上，中科院軟件研究所研究員楊超等人獲得 2016 年度高性能計(jì)算應(yīng)用最高獎(jiǎng)——戈登·貝爾獎(jiǎng)。這是近 30 年來，中國超算應(yīng)用團(tuán)隊(duì)第一次獲得這一被譽(yù)為“超級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)”的獎(jiǎng)項(xiàng)。當(dāng)時(shí)，包括楊超等在內(nèi)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家所要做的，就是將算法寫成可以在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的程序。

如今，在今年的大學(xué)生超算競賽上，年輕的參賽選手也將挑戰(zhàn)“戈登·貝爾”獎(jiǎng)提名的模擬題目，而所用的工具就是神威·太湖之光。楊廣文說，在預(yù)賽階段，參賽者就可遠(yuǎn)程登陸神威·太湖之光，主辦方將給每個(gè)隊(duì)提供超過 1000 核的太湖之光計(jì)算資源。

“希望參賽者能夠駕馭這臺(tái)最快的超算。”楊廣文說。

當(dāng)超算遇上人工智能：能否讓機(jī)器接近人類的思考能力

如今最受科技界和產(chǎn)業(yè)界青睞的，要屬人工智能了。今年年初，機(jī)器人 AlphaGo 在非正式的快棋賽中，連續(xù)戰(zhàn)勝圍棋冠軍常昊、周睿羊等多位高手，收獲 60 勝，再次引爆人們對(duì)于人工智能的關(guān)注。

楊文廣告訴記者，隨著人工智能越來越熱，也越來越離不開大數(shù)據(jù)分析。目前，人工智能最流行的方法“深度學(xué)習(xí)”，就是在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得機(jī)器能從大量歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)規(guī)律，從而對(duì)新的樣本作智能識(shí)別或?qū)ξ磥碜黝A(yù)測(cè)，以達(dá)到具有人類一樣的思考能力。

不過，要模擬人腦絕非易事，人腦的計(jì)算能耗比是超級(jí)計(jì)算機(jī)天河二號(hào)的 200 萬倍。相應(yīng)地，人類大腦大致有 1000 億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元有大約 5000 個(gè)神經(jīng)突觸。也就是說，要使機(jī)器無限接近人類的思考能力意味著要模擬出更多的神經(jīng)元和神經(jīng)突觸，模擬人腦對(duì)計(jì)算的要求極高，這就要求必須在強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行。

王恩東也告訴記者，隨著超級(jí)計(jì)算、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算相互融合，以人工智能為代表的智慧計(jì)算，將成為未來計(jì)算產(chǎn)業(yè)里面最重要的組成部分，這將對(duì)計(jì)算技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn)。如今，超算大賽賽題再次設(shè)置人工智能，就是希望參賽大學(xué)生能夠了解掌握最新的人工智能算法、大數(shù)據(jù)應(yīng)用和先進(jìn)計(jì)算架構(gòu)的相關(guān)知識(shí)和能力。

國際高性能計(jì)算咨詢委員會(huì)亞太區(qū)主席劉通告訴記者，超級(jí)計(jì)算機(jī)在“解讀”馬航數(shù)據(jù)時(shí)，不僅需要一個(gè)硬件平臺(tái)，還需要“懂得航空數(shù)據(jù)”的軟件和人，但在這方面，“相關(guān)的軟件太少，應(yīng)用領(lǐng)域的人才缺乏”。

王恩東說，這一次，希望神威·太湖之光這個(gè)好鞍，能找到好的千里馬來駕馭，“讓更多的年輕人能夠投入到這個(gè)行業(yè)中，為國家，為行業(yè)儲(chǔ)備一批人才”。

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