令人激动的Exascale计算世界

现在世界上最快的高性能计算系统部署在美国国家计算科学中心的"Jaguar"，一台Cray XT5超级计算机，其浮点计算计算峰值能够达到223万亿次—-大概就是每秒两千万亿次，这是2009年11月上线的成绩。不过看起来，这个记录也将要打破。下一代HPC的计算能力正在受到过分的关注，也将成为一个大惊奇。Exascale计算—-大概是10的18次方，或者说是一百万的三次方每秒—-是最近HPC委员会提到的最让人幻想的事情。

但是在过去的12个月中，毫无疑问，Exascale计算已经不再是在HPC会议中被孤立的话题。

Exascale计算火热

3月底，IBM、尤希利超级计算中心以及尤希利研究中心达成了一项有关建立Exascale创新中心的协议，专门针对Exascale级计算的硬件和软件研发。新中心的目的是在2015年之前研发出一套Exascale级别的系统雏形，2019年之前，完全制造出成熟的exascale级别的机器，据悉，这套机器将被用于科学问题的研究。

今年较早的时候，由法国、加拿大、俄罗斯、英国、德国以及美国等七个国家级研究中心发起的G8研究会议上也发起了一项计划，他们准备投资1.36亿美元来研究exascale级别的系统。

着力于exascale级别计算的软件研发也开始被重视。田纳西大学的计算机科学教授Jack Dongarra、阿贡国家实验室的阿贡领导计算设施总监Pete Beckman和大量其他HPC领域的专家围绕着一个叫做"国际exascale软件工程(IESP)"的项目开始了工作。

产生IESP的动力其实源自于开源社区，但是当一个项目需要长期投入并且进行到解决方案阶段的时候，缺少全球性的协调组织和协作，将根本无法提供适当的志愿给这些研究人员来解决exascale软件发展中遇到的问题。

"这是一种积极的举动来推动软件的路线图进入到exascale级别，我们试图理解哪些软件将会是关键的，哪些软件的发展需要比其它领域更早得到投资，"Dongarra表示，"这将帮助研究人员和投资机构，从国际的水平上来说，将资源投入到运行中将帮助我们达到 exascale级别的现实阶段……这将需要研究人员之间互相协作，HPC系统供应商以及投资机构都有一致的目标。"

但是生命科学委员会曾经在这种级别的计算中得到好处吗？他们想得到好处吗？"这是绝对无疑的，我们需要大量的计算资源，"阿贡国家实验室负责计算、环境以及生命科学研究的总监Rick Stevens这样表示。"现在，分子模型没有考虑到对生物分子生理学的抽象研究，而我们得到更多的观测数据，比如在基因解释方面、蛋白质功能填写，我们有更多的结构性的数据，而且如果有足够的计算能力，将可以真正实现三维细胞过程的计算，我们认为这将在5–10年内发生。"比较好的消息是，exascale计算将不会再使用上10–15年的时间，因为这样对计算和需求长时间观察的人员来做出的判断相对会比较准确。

先锋者

总的来说，生物信息学社区正在获得对大规模计算的前沿认识，尽管这是一个缓慢的过程，Stevens表示，如果在生物学领域设计exascale级别的应用程序，首先能够想到的领域之一是能够将显著的进化方面的事情变得更清晰。

"许多科学领域对更高级的计算资源有非常大的需求，有时候人们现在并没有意识到，但是对HPC的需要越来越紧迫，因为研究人员希望得到更精确的、更快的解决方案，并且希望他们提供的解决方案正是你所需要的，"Dongarra表示。

但是当大规模HPC系统科学应用程序发展正在从10亿次计算到百万亿次计算再到千万亿次计算的轨迹发展，但是这将不会继续演变，除非exascale级别的系统会像雨后春笋般涌现。另外，如何处理如此大规模的并行性问题，以及容错、网络架构、电源、冷却都遭受着巨大的挑战。

"普遍的共识是，这将彻底改变我们如何看待这些大型系统的编程，因为我们谈论的这些并行系统并没有编程模型。"Dongarra认为。

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