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2016 年 11 月 16 日，在第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會“世界互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)先科技成果發(fā)布活動”記者見面會上，“神威·太湖之光”超級計算機亮相。
2 月 16 日，2017 年世界大學生超級計算機競賽開幕，這是一個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 計劃“高性能計算機及應(yīng)用服務(wù)環(huán)境”重大項目總體專家組組長、北京航空航天大學教授錢德沛作為受邀嘉賓，在致辭中向與會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、浪潮集團首席科學家王恩東所說，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：通過超一流的計算機，我們能否做出超一流的應(yīng)用來？
一場不同于實驗室里的戰(zhàn)役：對超算不再“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計算大會，“會場內(nèi)外，一個中國大陸的學者也碰不到”。
讓他沒想到的是，一晃多年過去，在如今的超級計算領(lǐng)域，已經(jīng)很難找到?jīng)]有中國大陸學者身影的學術(shù)會議。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)模最大的大學生超級計算機競賽。
在他看來，這是一個“有長遠”眼光的舉動，如今不論是自然科學，還是工程技術(shù)，都離不開所謂的大數(shù)據(jù)以及計算能力的提升，“掌握計算的技能，對我們的科學教育來說是一個根本任務(wù)”。
遺憾的是，在國家超級計算無錫中心主任、清華大學教授楊廣文看來，迄今為止，我國在超級計算領(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，在全球大學生超級計算機競賽（ISC12）之前的國內(nèi)選拔時，主辦方通知了國內(nèi) 300 所學校，最后參加的卻只有 27 所，絕大多數(shù)學校之所以放棄，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，新世紀以來更是進入了貧瘠地帶，不少計算機學院甚至把這個課程砍掉，導(dǎo)致學生沒學過，不會用。
畢竟，超算涉及多個學科的交叉應(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?；◣装偃f上千萬元購買的設(shè)備，不可能讓一個本科學生輕易去碰，如果弄壞了怎么辦？這個風險太大了。
相應(yīng)地，超算大賽卻為學生提供了頂級的超算設(shè)備，也鼓勵學生的創(chuàng)新與冒險精神。今年參賽選手要進軍的神威·太湖之光，就在楊廣文領(lǐng)銜的國家超級計算無錫中心。
在他看來，這是一場不同于實驗室里的戰(zhàn)役，對很多從事超算工作的科研人員來說，超級計算機到底是什么模樣，有什么潛能，仍在不停地摸索。那么通過比賽，讓學生有一個“從頭到尾”的整體性、而非“盲人摸象”般的認識，至關(guān)重要。
如何在世界最快超級計算機上大顯身手？
神威·太湖之光究竟有多快？用數(shù)字來看，其峰值性能達每秒 12.5 億億次，也因此成為世界首臺運行速度超 10 億億次 / 秒的超級計算機。楊廣文曾表示，這臺運算最快的超級計算機，性能指標超過第二至第六名 5 臺超級計算機的總和。
有一個更為通俗的類比，神威·太湖之光的速度相當于普通家用電腦的 200 萬倍。
為什么超算會有那么強大的能力？原因其實很簡單：每臺超級計算機都由大量的計算核心（計算節(jié)點）組成，計算處理問題時，這些計算核心團結(jié)協(xié)作，一起努力工作，這就是所謂的“并行計算”。和人類“人多力量大”“團結(jié)就是力量”的道理無甚區(qū)別。
相應(yīng)地，計算機科學家的主要任務(wù)，就是將計算數(shù)學家給出的算法，寫成能在超級計算機上高效執(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算科學實驗室姚繼鋒博士所說，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 個人做、10 個人做、100 個人做、1 萬個人做，將會是什么情形——10 個人做，就一定是 1 個人做的效率的 10 倍嗎？當中有人偷懶不干活兒怎么辦，又或者有人生病了該怎么辦？
計算機科學家面臨的挑戰(zhàn)和這個類似，他們需要指揮、協(xié)調(diào)眾多計算核心，讓它們齊心協(xié)力，不僅要把工作做對，還要做得快、做得好。
2016 年 11 月中旬，在美國舉行的全球超級計算大會上，中科院軟件研究所研究員楊超等人獲得 2016 年度高性能計算應(yīng)用最高獎——戈登·貝爾獎。這是近 30 年來，中國超算應(yīng)用團隊第一次獲得這一被譽為“超級計算機應(yīng)用領(lǐng)域諾貝爾獎”的獎項。當時，包括楊超等在內(nèi)的計算機科學家所要做的，就是將算法寫成可以在計算機上執(zhí)行的程序。
如今，在今年的大學生超算競賽上，年輕的參賽選手也將挑戰(zhàn)“戈登·貝爾”獎提名的模擬題目，而所用的工具就是神威·太湖之光。楊廣文說，在預(yù)賽階段，參賽者就可遠程登陸神威·太湖之光，主辦方將給每個隊提供超過 1000 核的太湖之光計算資源。
“希望參賽者能夠駕馭這臺最快的超算。”楊廣文說。
當超算遇上人工智能：能否讓機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“深度學習”，就是在于建立、模擬人腦進行分析學習的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使得機器能從大量歷史數(shù)據(jù)中學習規(guī)律，從而對新的樣本作智能識別或?qū)ξ磥碜黝A(yù)測，以達到具有人類一樣的思考能力。
不過，要模擬人腦絕非易事，人腦的計算能耗比是超級計算機天河二號的 200 萬倍。相應(yīng)地，人類大腦大致有 1000 億個神經(jīng)元，每個神經(jīng)元有大約 5000 個神經(jīng)突觸。也就是說，要使機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，模擬人腦對計算的要求極高，這就要求必須在強大的超級計算機平臺上進行。
王恩東也告訴記者，隨著超級計算、大數(shù)據(jù)、云計算相互融合，以人工智能為代表的智慧計算，將成為未來計算產(chǎn)業(yè)里面最重要的組成部分，這將對計算技術(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)用和先進計算架構(gòu)的相關(guān)知識和能力。
國際高性能計算咨詢委員會亞太區(qū)主席劉通告訴記者，超級計算機在“解讀”馬航數(shù)據(jù)時，不僅需要一個硬件平臺，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行業(yè)中，為國家，為行業(yè)儲備一批人才”。
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