來自美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)設(shè)備技術(shù)部的計(jì)算機(jī)工程師 Erik DeBenedictis 是 IEEE重啟計(jì)算計(jì)劃(Rebooting Computing initiative)與國際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖 (ITRS) 的成員,致力于為計(jì)算和超級計(jì)算的未來鋪就道路。
2015年11月15號到20號在德克薩斯州奧斯汀市舉行的國際高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)及分析大會(huì)(SC15, International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis)上,在名為「超越摩爾定律」的分會(huì)上, DeBenedictis 提到了幾個(gè)未來超算的可行方向:毫伏開關(guān)(the millivolt switch), 3D集成技術(shù)(3-D integration),專門化架構(gòu) (specialized architecture)。
下面是精簡和編輯后的采訪內(nèi)容:
IEEE Spectrum: 「超越摩爾定律」會(huì)議討論了三個(gè)可能用在10的18次方級的超算的技術(shù)領(lǐng)域,分別是毫伏開關(guān)、 3D集成技術(shù)和專門化架構(gòu) ,其中哪個(gè)技術(shù)與會(huì)者最感興趣呢?
Erik DeBenedictis:我認(rèn)為,與會(huì)者完全明白存在的問題是什么。他們意識到,如果這些領(lǐng)域都能實(shí)現(xiàn)的話,它們都會(huì)是理想的選擇。特別要提的是,我們并不知道毫伏開關(guān) 什么時(shí)候能實(shí)現(xiàn)。有一小部分人認(rèn)為:「我只對其中的某一個(gè)方向感興趣。」而其他人很多都是超算的直接用戶。他們都在找尋超算的未來。我認(rèn)為我們至少已經(jīng)說服他們充分關(guān)注所有的可能性。
在討論過程中,我們統(tǒng)計(jì)了一下誰對哪些技術(shù)領(lǐng)域感興趣。結(jié)果基本上平分秋色。但是,還是很多人對所有三個(gè)方向都感興趣。
IEEE Spectrum: 在會(huì)上,你有沒有聽到什么對于超算未來的新想法?
Erik DeBenedictis: 我發(fā)現(xiàn)一件事,就是很多人在門外進(jìn)不來。比如,我們有的房間只能容納40人但是卻有大約80人想進(jìn)來聽報(bào)告。我記得當(dāng)時(shí),房間已經(jīng)坐滿了人,其他的朋友只能在門外探個(gè)腦袋往里面伸。我想這些事實(shí)告訴我們,這個(gè)領(lǐng)域是很有意思的。我們今后應(yīng)該擴(kuò)大會(huì)議的規(guī)模。
IEEE Spectrum: 讓人有點(diǎn)意外的是大會(huì)里沒有太多其它分會(huì)是關(guān)于超算的未來。
Erik DeBenedictis: 穿過大廳,有一個(gè)小組討論的是未來的超算技術(shù)。其中包括了量子計(jì)算和類腦計(jì)算(neuromorphic computing)。這個(gè)討論會(huì)所在的房間也是只能站著的。估計(jì)參加他們這個(gè)討論的人是我們的五倍。那個(gè)房間整個(gè)被他們填滿了。
現(xiàn)在,讓我感到有點(diǎn)意外的是那個(gè)小組討論本質(zhì)上很不一樣。我們小組所討論的東西所帶來的超算,可以被他們實(shí)際用在目前得以應(yīng)用中。然而,量子計(jì)算和類腦計(jì)算都不能取代當(dāng)前的大多數(shù)超算應(yīng)用。
IEEE Spectrum: 面對超算的未來,你下一步的計(jì)劃是什么?
Erik DeBenedictis:超算業(yè)界的興趣點(diǎn)是整個(gè)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的子集。從某些方面來說,超算面臨的壓力會(huì)變得越來越大,因?yàn)榻陙?,他們將對邏輯部分(如浮點(diǎn)邏輯)的使用和需求拉得非常高了。在達(dá)到物理極限之前,能改進(jìn)的空間很小。
政府部門(比如美國國家戰(zhàn)略計(jì)算計(jì)劃)正越來越關(guān)注利用類腦計(jì)算進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)技術(shù)。由于這些領(lǐng)域在過去所受的關(guān)注較少,所以能比較輕松出成果;用較少的投入獲得更多的技術(shù)。這就是IEEE重啟計(jì)算計(jì)劃的工作重點(diǎn)。但是,我們也會(huì)繼續(xù)支持超算。因?yàn)樾枨罂偸谴嬖诘模撬鼈兊男枨鬂摿δ壳氨容^?。恍枰^高成本才能獲得新的成果。
IEEE Spectrum: 在廣闊的計(jì)算工業(yè)領(lǐng)域,超算能夠相對輕松地從技術(shù)發(fā)展中獲益嗎?
Erik DeBenedictis: 回答是不確定。工業(yè)界會(huì)投入數(shù)十億資金研發(fā)手機(jī)芯片,卻不會(huì)為超算投入那么多。但是同時(shí)許多的技術(shù)也隨著發(fā)展。不過,這些技術(shù)只是部分開放的。
IEEE Spectrum: 是因?yàn)榧夹g(shù)不能直接用于超算?
Erik DeBenedictis: 工業(yè)界不會(huì)專門為超級計(jì)算機(jī)的架構(gòu)(例如浮點(diǎn)格式)進(jìn)行研發(fā),這就是留給我們的任務(wù)。
IEEE Spectrum: 超級計(jì)算機(jī)的用戶需要更多地了解當(dāng)前的技術(shù)趨勢嗎?
Erik DeBenedictis: 僅僅知道是不夠的,應(yīng)該未雨綢繆。一般來說,軟件的生命周期比硬件要長很多。在桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室,一臺(tái)超級計(jì)算機(jī)的壽命是3到4年,但之前還有3到4年的準(zhǔn)備期,整個(gè)周期就是6到8年。另外,需要更長的時(shí)間來建立相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。
只需區(qū)區(qū)幾代的時(shí)間,我們就會(huì)到達(dá)將現(xiàn)有超算擴(kuò)大化的盡頭。如果你可以知道一臺(tái)超級計(jì)算機(jī)在它的下半段生命周期會(huì)需要什么樣的軟件,那你為什么不寫一個(gè)適用于硬件整個(gè)生命周期的軟件,因?yàn)槟阋呀?jīng)能預(yù)測它了?至少,我們應(yīng)該讓軟件工程師理解運(yùn)行軟件的機(jī)器在10~15年之后會(huì)是什么樣。
IEEE Spectrum: 也就是說,到目前為止,軟件和硬件的開發(fā)人員不能進(jìn)行非常好的溝通?
Erik DeBenedictis: 給你舉個(gè)例子。當(dāng)多核處理器在大概2003年間問世的時(shí)候,它攪亂了當(dāng)時(shí)所有的事情,因?yàn)榇蠹耶?dāng)時(shí)都覺得我們可以做比以前更多的并行處理了。程序員們知道這個(gè)消息太遲了。沒有任何提示的情況下,具有較低時(shí)鐘頻率的雙核處理器一經(jīng)問世,就讓程序員們驚呆了。因?yàn)樗麄兊某绦虿辉龠m用于多核處理器。
類似的事情現(xiàn)在正在發(fā)生。我們看到,比如Intel的Xeon Phi處理器和GPU加速等,它們這些技術(shù)提供額外的線程比如GPU線程;它們速度雖然慢,但是數(shù)量大。目前,沒人真正在思考怎樣在這樣的處理器上編寫代碼。有人在思考如何編程使超算的速度再提升10倍嗎?目前來看,對這方面的關(guān)注還不夠。