关于高性能计算技术发展战略的争议，本文主要内容关键词为：高性能论文,发展战略论文,技术论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
6月1日，美国纽约时报发表了一篇文章，介绍了美国计算机科学界著名专家戈登·贝尔(Goldon Bell)和吉姆·格瑞(Jim Gray)的观点。
戈登·贝尔和吉姆·格瑞认为，在高性能计算技术研究领域，美国政府有关部门长期以来注重对于高性能计算项目的资助，这一资助方向存在严重问题。
近20年来，美国政府有关部门一直大力资助高性能计算机的建造。这一政策基于以下假设：只有政府资助才能保证美国科学家们拥有世界最强大的计算能力，以从事各种尖端研究，如空气动力学研究、生命科学研究、气象研究等等。
戈登·贝尔和吉姆·格瑞提出了另一种观点：政府部门不应当再资助建造超高性能计算机，而应当资助建设大规模数据存储体系。他们的理由是，近年来数据存储技术领域的创新速度大大超过了计算性能领域的技术创新速度。因此，科学领域的计算已经开始一个新时代，就是从强调计算能力转向强调数据存储。他们认为，基于商业化部件的高性能机群系统已经足以胜任科学领域对于高性能计算技术的需求，今后美国各大超级计算中心将演变为超级数据中心。
戈登·贝尔和吉姆·格瑞已经向美国国家研究委员会下属的计算机科学与电信理事会递交了他们的建议书。
这份建议书已经在美国计算机科学界引发一场争论：高性能计算技术究竟应当如何发展？简单地说，到底应当强调计算性能，还是强调数据存储技术？
新闻背景之一
今年二月，美国国家科学基金会下属计算基础设施顾问委员会发表了一份报告，呼吁美国政府有关部门每年投资十亿美元，以增强美国科学界的高性能计算能力。
无独有偶，今年四月，美国军方一些部门联合发表一份去年完成的研究报告，标题是“关于国家安全所需高性能计算的报告”。这份报告呼吁，美国军方应当在五年之内每年投资1.8亿美元到3.9亿美元以配备各种军事应用所需的高性能计算技术。
除此以外，日本NEC公司建造的地球模拟器超级计算机迄今为止仍然在世界超级计算机500强中占据首位，这一事实对于美国计算机科学界冲击极大。美国的计算机科学家们不断呼吁美国政府采取行动，夺回美国在超级计算机领域的老大地位。美国政府有关部门的一些官员也认为，美国三大超级计算中心确实需要更多的投资。这三大超级计算中心分别位于匹兹堡，位于Urbana-Champaign的伊利诺大学，加州大学圣迭戈分校。
计算机科学界、军方、政府有关部门的联合呼吁肯定会影响美国政府及国会的决策。而美国政府及国会的决策很可能对高性能计算技术的发展产生深远影响。
1985年，美国政府决定投资建设一个连接美国五大超级计算中心的网络，数据传输的速度为56k比特每秒，这就是当今互联网的雏形。
历史也许正在重复，美国政府对高性能计算技术的投资方向将影响未来。
新闻背景之二
从上述新闻背景我们可以看到，戈登·贝尔和吉姆·格瑞建议并非空穴来风，因为这涉及到投资方向。如果没有在议的投资计划，两位专家也不会提交这份建议。
这份建议的另一个背景是，美国著名的超级计算机公司克雷公司正在重新崛起。
6月23日出版的美国Barron's杂志刊登了一篇介绍克雷公司的文章，标题是“梦机器”。
当然，现在的克雷公司已经不是当年的克雷研究公司了。在上世纪80年代，克雷公司作为美国超级计算机的象征，曾经备受美国华尔街的青睐。可是进入90年代以后，高性能计算技术迅速商业化，克雷公司赶不上潮流，逐步衰落，最后被购并，成为Silicon Graphics公司中一个不受欢迎的部门。
2000年，当年克雷公司的竞争对手Tera公司又以5000万美元的代价把克雷公司从Silicon Graphics买回来，成立了如今的克雷公司。
现在的克雷公司在高性能计算机市场上，只占6%的份额。这与80年代克雷公司在超级计算机市场上占60%份额的鼎盛时期不可同日而语。不过，克雷公司的势头正旺，因为它生产的Cray X1超级计算机已经获得美国各大国家实验室的青睐，尽管价格高达1000万到1500万美元，仍然供不应求。克雷公司的CEO JimRottsolk认为，在高端科学计算领域，克雷公司生产的Cray X1是目前市场上惟一的超级计算机，其它公司的产品只不过是服务器而已。
实际上资助克雷超级计算机开发的都是政府有关部门如国家安全署以及美国能源部下属的国家实验室。所以克雷公司实际上是在挣政府的钱。克雷公司去年的营销额达1.55亿美元，近几年内将达到五亿美元。
解读戈登·贝尔和吉姆·格瑞
从纽约时报的报道来看，戈登·贝尔和吉姆·格瑞对美国政府花钱资助克雷公司开发超级计算机很不以为然。
戈登·贝尔对纽约时报记者说，现在科学界应用机群系统进行研究已经很普遍，实际上科学界需要的只是大众牌轿车，而超级计算机公司却试图向他们出售卡车。他这里说的大众牌轿车就是机群系统，而他说的卡车则是指专用的超级计算机，克雷机当然也包括在内。
为了进一步理解戈登·贝尔和吉姆·格瑞的观点，我访问了吉姆·格瑞的个人网页。这位数据库大师的个人网页内容非常丰富。据我了解，在计算机科学界最高奖项图灵奖获得者中，他是最早建立个人网页的，而且在他的个人网页上公然声称，他的网页内容并没有得到微软公司的认定和许可。我从其网页上下载了一份标题为“以信息为中心的超级计算”的ppt文件，这就是吉姆·格瑞在今年5月20日美国国家研究委员会下属的计算机科学与电信理事会做演示的幻灯片。
吉姆·格瑞和微软公司创始人比尔·盖茨曾有一段佳话。当年比尔·盖茨盛情邀请吉姆·格瑞加盟微软公司，吉姆·格瑞婉言推辞，他说，微软总部所在地西雅图的天气不如旧金山那样阳光明媚。腰缠万贯的比尔·盖茨回答说，那么就在旧金山湾给你盖一座微软研究院。吉姆·格瑞无法再推脱，于是成为微软公司开发SQL数据库的领衔人物。
当然，吉姆·格瑞为微软公司带来的价值远远超过了比尔·盖茨在旧金山湾盖的那座研究院。在吉姆·格瑞加盟微软之后，微软先后推出SQL Server 7.0,SQL Server 2000等数据库新版本，与当初的SQL6.5相比，真是鸟枪换炮。
这都是历史旧话重提。现在我来介绍吉姆·格瑞的观点。
吉姆·格瑞的核心观点是：超级计算已经进入以信息为中心的新时代。
他认为，科学计算就是Beowulf计算。所谓Beowulf计算是有典故的。
1994年，美国航空航天总署的戈达德(Goddard)太空飞行中心的科技人员建造了世界上第一组PC机群超级计算机，当时的目标只是达到1G（10亿）次浮点运算(GFLOPS)，只是现在个人电脑的运算水平。可是当时达到这一水平的商用超级计算机价格是100万美元，研究人员用不起，只好自己动手攒，他们给自己攒的这台PC机群起了个名字：Beowulf,Beowulf是英国中世纪史诗中的一位英雄，这位英雄砍断怪兽Grendel的一肢，从而打败了这一巨兽。从此以后，科学家们把自己攒的机群系统叫做Beowulf系统。
吉姆·格瑞的第二个观点是：科学计算正在进入以信息为中心的时代。
第三个观点是在文件、操作系统及网络领域的投资是适当的；
第四个观点是在科学信息管理以及可视化工具开发方面投资太少；
第五个观点是使计算网格需要传输大量数据，因此数据网格是一个正确的概念。
在这里，吉姆·格瑞有的观点显然是正确的，如他认为在科学信息管理以及可视化工具开发方面投资太少。
但是，吉姆·格瑞的观念中也有明显的谬误之处，例如他认为科学计算就是Beowulf计算。在科学计算领域，对于计算性能的追求永远没有止境。现代生命科学对于高性能计算的需求是10[23]-10[25]次浮点运算每秒(FLOPS)，与之对照，现在商业化的机群系统的性能指标大致是峰值速度10[12]-10[13]FLOPS，与需求差得很远。
其次，在实际应用中，机群系统的局限性已经暴露，随着节点数的增多，机群系统的可靠性将成为技术上难以克服的困难。因此，指望增加节点数来无限提高性能只是一场梦。
对于如此明显的谬误，两位计算机科学大师会不明白吗？显然不是。
在这份文件的后几页里，两位大师强调，在科学信息管理及可视化领域，实际要做的工作是软件，是软件的开发。
两位大师实际是说，高性能计算的硬件以及体系结构的演化已经可以了。政府不应当再投资，应当投资的是软件。
软件需要新的发展
讨论这个问题还是从两方面看，一是看历史，二是看需求。
从历史看，现在我们大家常用的软件都是基于上世纪70-80年代美国的一些关键技术。例如操作系统、Office软件、数据库乃至浏览器，而追根寻源，这些技术都是美国政府及军方资助的一些研究项目。
以大家天天用的IE浏览器为例，微软公司的IE浏览器原本购自Spyglass公司，Spyglass是Netscape的对头，两家公司的产品其实同出一源，原型都是Mosaic,Mosaic由位于Urbana-Champaign的伊利诺大学的超级计算机应用程序国家中心(NCSA)开发，这也是政府资助项目。
微软公司商业上的成功恰恰是充分利用政府资助或是其它公司的技术创新，开发供大众使用的产品。
在吉姆·格瑞的文件中，有一条比尔·盖茨定律：不开发少于100万用户数的平台。因为开发投资1000万美元，软件定价100美元，销售量100万份，开发成本只有10%。
不过，这条定律也透露了一个信息：对于科学信息管理及可视化，微软公司是不会有兴趣的，因为用户太少。应当谁来投资？当然是美国政府。
这么推理，还能得出进一步的结论。
信息技术正在成为一种基础设施。凡是基础设施技术有一个特点：只有共享才能使基础设施技术的价值充分体现出来。共享意味着反垄断，意味着自由软件，意味着现在的软件收费模式会很快过时。
反过来看，一旦美国政府提供资助，学术界从事研究开发，真正创新的软件技术问世，受益最大的很可能是微软公司。因为微软公司的产品拥有最大的用户群。
如此看来，微软公司聘用戈登·贝尔和吉姆·格瑞，真是高招。
这场争议的启示
类似的发展战略争议在国内也有。笔者将在近斯走访一些专家学者，探讨我国发展高性能计算技术的战略。
