并行計(jì)算的黃金時(shí)代到了？

當(dāng)前，“新基建”成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、科技進(jìn)步的重要角色，也對(duì)我國(guó)先進(jìn)計(jì)算軟件和應(yīng)用生態(tài)帶來(lái)諸多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國(guó)軟件業(yè)務(wù)收入突破7萬(wàn)億元，同比增長(zhǎng)15.4％，較同期電子信息制造業(yè)營(yíng)業(yè)收入增速高10.9個(gè)百分點(diǎn)。在此次推動(dòng)的“新基建”中，軟件也將發(fā)揮其無(wú)處不在的“靈魂”作用。

“未來(lái)幾十年將進(jìn)入并行計(jì)算黃金時(shí)代，并行計(jì)算軟件和算法的開(kāi)發(fā)將從技術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，需要計(jì)算與應(yīng)用等不同領(lǐng)域的專(zhuān)家共同合作開(kāi)發(fā)?！敝袊?guó)工程院院士李國(guó)杰日前表示。

所謂并行計(jì)算，是相對(duì)于串行計(jì)算來(lái)說(shuō)的。它是一種一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法，目的是提高計(jì)算速度，及通過(guò)擴(kuò)大問(wèn)題求解規(guī)模，解決大型而復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題。軟件工程師的說(shuō)法是，如果計(jì)算1+1、1+2，普通計(jì)算需要算2次，而并行計(jì)算則可以兩個(gè)同時(shí)算。

在李國(guó)杰看來(lái)，我國(guó)選擇的并行計(jì)算發(fā)展道路，是從先研發(fā)高性能、大規(guī)模的并行計(jì)算設(shè)備入手，在推出成熟的產(chǎn)品后，再尋找相適應(yīng)的應(yīng)用。這種選擇的優(yōu)勢(shì)，是可以在短期內(nèi)推出高性能的超級(jí)計(jì)算機(jī)，并持續(xù)優(yōu)化，我國(guó)在全球超級(jí)計(jì)算機(jī)TOP500排行榜中成績(jī)突出就是例證。

但機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，如中科曙光總裁歷軍所言，我國(guó)在計(jì)算硬件設(shè)施領(lǐng)域位居世界前列，但在計(jì)算軟件生態(tài)、軟件應(yīng)用能力及人才培養(yǎng)方面，與先進(jìn)國(guó)家存在不小差距。據(jù)了解，目前我國(guó)并行計(jì)算研究領(lǐng)域的人才需求出現(xiàn)了明顯缺口，作為一個(gè)計(jì)算工具，并行計(jì)算只有在更廣泛的學(xué)科得到應(yīng)用，才能真正體現(xiàn)出價(jià)值。

“計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的改進(jìn)必須和并行算法、并行軟件同步進(jìn)行，而且越是高層的改進(jìn)得到的效率提高就越大。”李國(guó)杰提醒業(yè)界要注意3個(gè)問(wèn)題。

首先，并行算法和并行軟件設(shè)計(jì)中，必須同時(shí)考慮降低功耗和提高性能，能耗增加倍數(shù)超過(guò)性能提高倍速的并行算法和軟件沒(méi)有推廣前途。

其次，不管是芯片還是并行算法和軟件設(shè)計(jì)，不能只滿足于對(duì)小應(yīng)用的性能提高，應(yīng)當(dāng)考慮覆蓋整個(gè)應(yīng)用的范圍，提高并行計(jì)算的通用性。

最后，要注意應(yīng)用拉動(dòng)研究，促成計(jì)算機(jī)科學(xué)工作者和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＜乙黄痖_(kāi)發(fā)關(guān)鍵的并行應(yīng)用程序，其他領(lǐng)域的學(xué)者運(yùn)用普遍流行的算法和軟件可以解決一些局部性的問(wèn)題，但要獲得算法上的根本性突破，需要與真正懂算法的計(jì)算機(jī)科學(xué)家深度合作。