您现在的位置:曰本人69视频 > 学科站点 > 艺术 > 正文内容

真要“算”起来,还远远不够

作者:admin 来源:未知 更新日期:2020-04-01 浏览次数:

  
 

   这是一道简单的计算题——清点甲乙两个仓库的口罩,是先清点甲仓库,再清点乙仓库,还是甲乙两个仓库,同时清点,这两种计算思路,哪个更快?很明显,答案是后者。 这种更快的计算思路,就是并行计算,它是相对串行计算来说的,就是将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的“大脑”来计算,通过扩大问题求解规模,从而解决大型而复杂的计算问题。 1987年,44岁的李国杰就已经见识到这种计算技术的魅力。

  
 

   那一年,他进入中国科学院计算技术研究所工作,应中国科学院理论物理研究所之邀,讲授一门并行计算的课程。

  
 

   他至今记得,包括“两弹一星”元勋彭桓武、著名理论物理学家郝柏林等在内的老科学家都坐在台下听课,而他们从未缺席过任何一节课。

  
 

   李国杰说,他深深感受到老一辈物理学家当时对并行计算技术的渴求。 如今30多年过去,计算技术日新月异,而早已是中国工程院院士的李国杰也对它有了最新判断。 在3月25日中国科学院“先导杯”并行计算应用大奖赛的线上启动会上,77岁的李国杰说,“未来几十年,一定是并行计算的黄金时代。 ”在他看来,下一个十年,将出现一个全新体系结构的“寒武纪大爆发”,学术界和工业界的计算机架构师,也将迎来“一个激动人心的时代”,而计算机体系结构的改进,必须和并行算法、并行软件同步进行,改进得越大,得到的效率提高就越大。 效率越高,自然就算得越快。

  
 

   那么问题来了,算得快,到底有啥用?远的不说,就在当下进行的新冠肺炎疫情抗击中,就有并行计算的身影。

  
 

   1月24日,中山大学药学院教授罗海彬团队提出紧急需求:抵抗新冠病毒的药物筛选和病毒突变预测,需要大量计算资源。

  
 

   国家超级计算深圳中心接到任务后,仅用一小时就协调、对接好了计算资源,优先调度出两个分区400多个节点的计算资源供其使用。

  
 

   李国杰说,疫苗与抗病毒新药研制涉及复杂的数学模型,必须借助数值方法应用并行计算求解,并行处理技术在对抗病毒中发挥不可替代的作用。

  
 

   并行计算之所以发展迅猛有其原因。

  
 

   在李国杰看来,我国选择的并行计算发展道路,是从先研发高性能、大规模的并行计算设备入手,在推出成熟的产品后,再寻找相适应的应用。

  
 

   这种选择的优势,是可以在短期内推出高性能的超级计算机,并持续优化,我国在全球超级计算机TOP500排行榜中成绩突出就是例证。 不过,这种选择的短板也很突出:并行计算所需的应用软件缺乏,许多大型科学计算应用软件主要依靠进口。

  
 

   李国杰说,在计算机科学家的传统思维逻辑中,他们认为用户并不知道需要什么技术,于是,他们引进新的语言、研制新的编译技术、创新系统结构来解决某些并行问题,然后将他们自以为“聪明”的解决方案推送给用户。 但问题是,用户并不会用、也不太愿意学习这些学者们提供的方法。

  
 

   李国杰认为,要实现这样的跨学科深度合作,计算机科学家需要跳出传统的思维逻辑,即从“技术推动”转向“应用拉动”;从把“聪明”的解决方案推送给用户,转向与应用领域的专家一起开发关键的并行应用软件,同时以实际观察到的常用模式引导研究。

  
 

   他给出一个成功的例子——常规的脑科学解剖成像技术,重构一只老鼠的大脑需要7000年,而脑科学家与美国普林斯顿大学计算机科学系教授李凯的合作项目,则将数据分析时间缩短到了原来的20万分之一。 “如果仅仅依靠脑科学家自己,绝对没有这么高的速度。

  
 

   ”李国杰说。 当然,并行计算也面临不少挑战。 李国杰说,尽管并行计算大行其道,但“并行计算并不是万能药”。

  
 

   在他看来,目前,智能计算、大数据计算主要是靠并行处理,不但GPU给人的希望是大规模并行,量子计算、生物计算等的威力也是并行处理。

  
 

   并行计算虽然有很强大的功能、效率,但是它也不是万能的。

  
 

   比如,并行计算目前还面临着“需要有全新的思路挖掘片内并行性”“如何缓解因扩展并行而恶化的访存瓶颈”“并行算法也要紧紧围绕低功耗这个更重要的目标”“提高并行计算的通用性、覆盖应用的范围”“必须对付智能应用这类动态、不确定的复杂负载”等重要命题。 这些问题,需要更年轻一代的科研人员来回答。

  
 

   如今,李国杰专门担任并行计算应用大奖赛专家咨询委员会主席,就是希望借此呼吁补齐并行计算的短板,并希望有更多年轻人加入到并行计算应用的队伍中来。

  
 

   据他回忆,多年前,中科院物理所的王鼎盛、生物物理所的陈润生、中国科大的陈国良、软件所的孙家超、计算所的孙凝晖等科研人员,成立了一个研究并行算法和并行软件的小组,构成一部“三套马车”。 若干年后,这个不到十人的跨学科小组,出了四位院士。

  
 

   如今,年轻人再来一次跨学科组合,是否也能从中诞生几位科学大家?我们拭目以待。 微信编辑&记者:邱晨辉图片:中科院“先导杯”并行计算应用大赛主办方中国青年报·中青在线出品小邱之问全媒体工作室制作。

(责任编辑:admin)
【字体: