期望效率增10倍能耗降10倍鲶鱼行动研发绿色超级计算机

　　如果把超级计算机研发和应用领域比作一个“养鱼池”，那么现在，它将跳进一条“鲶鱼”――“新型计算结构与应用产业技术创新战略联盟”1月8日在上海成立。这个由“非主流”企业牵头组建的产学研共同体，将以全新的设计思路和体系框架，挑战传统主流技术路线，研发绿色、高效能的超级计算机。

　　中国工程院院士、国家数字交换系统工程技术研究中心主任邬江兴表示，当高性能计算步入“千万亿次时代”，只有突破传统的计算机技术，超级计算机才有望继续升级。

　　目前，在国家863计划和上海市科委共同支持下，一项名为“鲶鱼行动”的高性能计算技术突破正在进行。按照行动时间表，“联盟”有望在明年拿出第一台融入“绿色计算”新概念的原型样机。与现在的超级计算机相比，这个“颠覆性创新”的产物给自己设定了“效率增10倍、能耗降10倍”的双十目标。

　　“神算子”大材小用

　　上海超级计算中心的机房里，百万亿次超级计算机“魔方”正为来自全国的100多项科研课题同时“动脑筋”。相比大批还在排队等候的项目，这些课题能分享“魔方”2万多个CPU的资源，无疑是幸福的。可在超级计算机的研制者心中，这种多个课题“拼机”计算的应用模式是“不得已而为之”。

　　“现在的超级计算机采用并行计算构架，而用户求解的课题往往按串行思维设计，很难拆分成多个并行计算的题目。”邬江兴告诉记者，由于超算与用户的“思维方式”存在差异，在实际应用中，更多地是将一台超算“拆分”给多个用户同时使用，可谓“大材小用”；而真正需要超级运算的超复杂课题，又很难找到适合它的超级计算机。

　　其实，无论是“百万亿次”还是“千万亿次”，所表示的都是超级计算机的峰值运算能力。也就是说，只有在所有CPU满负荷运转的情况下，超算的“大脑”才转得那么快。单项课题所占用的仅仅是“神算子”的一小部分运算资源，实际解题速度只有峰值运算能力的5%-10%。

　　向奥数高手学绝招

　　同做一道奥数题，高中生和菲尔兹奖（国际数学界最高奖项）得主谁更快？结果是，菲尔兹奖得主花了半小时算了满满一黑板，奥数高手仅用15秒。因为奥数高手的答案根本不是算出来的，而是从储存于大脑的题库中“比对”出了结果。

　　邬江兴说，数学大师的解题方法与现在的超级计算机非常相似――无论计算任务多么复杂，都要按部就班地将任务分解成最最简单的四则运算，历经无数次加减乘除（最后都转换成加法），最终算出结果。

　　凡事从头算起不仅影响速度，而且能耗惊人。据介绍，位列全球前10名的高性能计算机功耗均在数兆瓦以上，相当于一个中小城市一年的用电量。

　　奥数高手的解题方法给了“鲶鱼行动”成员另辟蹊径的启发：若能从大量的重复计算中总结出若干算例，并“写入”提前预制的模块，插进超算的“大肚腩”，那么当新题目出现时，计算机只需“搜肠刮肚”找出与之匹配的一个个算例，不必总是辛苦地从“一二三”算起。

　　“未来的超级计算机内部，像是一个大超市，放满了成品、半成品，现场可编程技术可将这些‘预制品’随机组合，根据用户需要随时‘变形’。”邬江兴说，在“鲶鱼行动”激励下，国内高性能计算领域主流的“家鱼”和非主流的“鲶鱼”都已行动起来，越来越多的研究力量将投入这场新的计算机革命。