猛 犸

1997年5月，一場(chǎng)國(guó)際象棋比賽結(jié)束后，國(guó)際象棋世界冠軍加里·卡斯帕羅夫坐在房間角落里，用手遮住了臉。這次他的對(duì)手是一臺(tái)IBM公司生產(chǎn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)，叫做深藍(lán)。這臺(tái)高大沉默的機(jī)器，在六局的比賽中，以3.5:2.5的戰(zhàn)績(jī)戰(zhàn)勝了這位世界上最優(yōu)秀的國(guó)際象棋大師。

十多年過(guò)去了，現(xiàn)在的國(guó)際象棋大師已經(jīng)不再?lài)L試挑戰(zhàn)計(jì)算機(jī)。在強(qiáng)大的計(jì)算能力和近乎無(wú)窮無(wú)盡的存儲(chǔ)能力面前，象棋大師們的艱苦訓(xùn)練和超人直覺(jué)并不能幫助他們?nèi)〉脛倮?/p>

即使目前世界上最強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)也沒(méi)有直覺(jué)，不會(huì)聯(lián)想，更不會(huì)因?yàn)閯e人對(duì)它的看法而心緒不寧。它不能理解三歲孩子都能夠理解的話語(yǔ)，一只貓都比它更會(huì)察言觀色。但是這些沉默的機(jī)器擅長(zhǎng)的事情是人類(lèi)絕不可能完成的：它們能夠每秒鐘計(jì)算幾十萬(wàn)億、數(shù)百萬(wàn)億次，能夠儲(chǔ)存天文數(shù)字般的數(shù)據(jù)。它們工作在我們看不見(jiàn)的地方，卻和我們的生活密切相關(guān)。

離不開(kāi)的超級(jí)計(jì)算機(jī)

國(guó)際超級(jí)計(jì)算大會(huì)(ISC)每年都會(huì)發(fā)布兩次世界上運(yùn)算速度最快的計(jì)算機(jī)名單，叫做Top500榜單。對(duì)于像證券交易這樣實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)，必須要求高速處理能力——證券市場(chǎng)瞬息萬(wàn)變，0.01s的時(shí)滯可能導(dǎo)致收益的巨大變化。目前全球證券市場(chǎng)每天成交額在4000億美元以上，平均每秒就有超過(guò)1800萬(wàn)美元的資金換了主人。這種實(shí)時(shí)性要求高、計(jì)算量巨大的計(jì)算工作，除了超級(jí)計(jì)算機(jī)以外，沒(méi)有其他合適人選。Top500榜單上位于中國(guó)的超級(jí)計(jì)算機(jī)有一些也在從事資金管理方面的工作，社保機(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)公司、大型銀行等機(jī)構(gòu)都在使用超級(jí)計(jì)算機(jī)。

航空公司也很早就開(kāi)始采用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助提升效率。1953年，美國(guó)航空公司和IBM合作開(kāi)發(fā)了一套機(jī)票預(yù)訂系統(tǒng)，到了今天，幾乎所有的旅游代理商都可以訪問(wèn)由這套預(yù)訂系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的全球預(yù)訂系統(tǒng)，幫助旅行者安排旅程?，F(xiàn)在地球上平均每天有8萬(wàn)次飛機(jī)起降，每天有900萬(wàn)人在1萬(wàn)m的高空飛行。全球預(yù)訂系統(tǒng)同樣使用超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)管理它龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，晝夜不間斷地處理全球各地的各種旅行預(yù)訂交易。

在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，超級(jí)計(jì)算機(jī)也有用武之地。當(dāng)前的中短期天氣預(yù)報(bào)主要依靠動(dòng)力學(xué)預(yù)報(bào)方法，這種方法利用計(jì)算機(jī)求解描述大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程組來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的天氣。我們知道，大氣運(yùn)動(dòng)遵循一定的物理法則，而這些法則可以由一組微分方程來(lái)表示。人們可以對(duì)這些微分方程求近似解，從而得到大氣有某種初始狀態(tài)開(kāi)始的所有可能的后續(xù)變化。但是這種計(jì)算要求幾個(gè)條件初始狀態(tài)必須準(zhǔn)確，天氣預(yù)報(bào)模型要符合實(shí)際情況，以及具備迅速完成大量運(yùn)算的能力。最后一個(gè)條件，就要超級(jí)計(jì)算機(jī)幫助滿(mǎn)足了。

除了以上的幾個(gè)簡(jiǎn)單例子之外，超級(jí)計(jì)算機(jī)在軍工、國(guó)防、醫(yī)藥和工業(yè)方面也都有廣泛應(yīng)用。我們用超級(jí)計(jì)算機(jī)給人類(lèi)基因重新篩選排序，繪制出人類(lèi)基因30億個(gè)堿基對(duì)的圖譜，從而從分子級(jí)別上了解人類(lèi)自身；我們用超級(jí)計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)飛機(jī)和汽車(chē)，讓它們具備更好的性能；我們用超級(jí)計(jì)算機(jī)分析地層構(gòu)造，從而探明地下的礦藏；我們用超級(jí)計(jì)算機(jī)處理電信業(yè)務(wù)，把全球的人們緊密連接在一起。超級(jí)計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為了我們生活不可分割的一部分。超級(jí)計(jì)算機(jī)是如何工作的

要提高運(yùn)算速度，無(wú)非是兩條路。一是提高單個(gè)處理器的運(yùn)算速度：二是讓多個(gè)處理器協(xié)同并行工作——我們現(xiàn)在的“雙核”、“四核”CPU使用的就是這種策略。

超級(jí)計(jì)算機(jī)在數(shù)十年的發(fā)展中，走過(guò)了向量機(jī)、并行處理機(jī)兩個(gè)階段，現(xiàn)在廣泛采用的是集群架構(gòu)。我們可以把集群看成是由高速網(wǎng)線連接起來(lái)的一個(gè)小型高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上采用的是以數(shù)量取勝的戰(zhàn)略：把工作分配給更多的CPU來(lái)完成，從而提高效率。例如，“走鵑”采用了6500個(gè)AMD“皓龍”雙核CPU來(lái)管理文件和處理輸入輸出，使用了12萬(wàn)個(gè)Power XCell8i芯片來(lái)進(jìn)行密集型的科學(xué)計(jì)算——后者以前是被設(shè)計(jì)使用在索尼的游戲主機(jī)PlayStation3上的。整個(gè)“走鵑”所使用的所有元件都可以在市場(chǎng)上買(mǎi)到。

但是，能買(mǎi)到所有的元件并不意味著任何人都可以在自己家里造出一臺(tái)“走鵑”。對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，軟件的重要性甚至超過(guò)硬件。只有通過(guò)合適的軟件，把計(jì)算任務(wù)以最優(yōu)的方式分配、及時(shí)監(jiān)測(cè)和替換壞掉的處理器，才可能獲得良好的性能。換句話說(shuō)，超級(jí)計(jì)算機(jī)需要能夠自己管理自己，把自己調(diào)整到工作的最佳狀態(tài)。超級(jí)計(jì)算機(jī)和我們的未來(lái)生活

曾經(jīng)有人說(shuō)，今天的超級(jí)計(jì)算機(jī)就是明天的家用電腦。然而，除非人們能夠找到大幅減小計(jì)算機(jī)體積和能耗的方法，或者設(shè)計(jì)出完全不同于現(xiàn)有計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的新型計(jì)算機(jī)(例如量子計(jì)算機(jī))，否則超級(jí)計(jì)算機(jī)也只能是政府、大型企業(yè)或者研究機(jī)構(gòu)才能用得起的設(shè)備。不過(guò)，隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，也許我們將來(lái)可以在家使用超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力。

升陽(yáng)微系統(tǒng)公司的創(chuàng)始人斯科特·麥克尼利在20年前曾經(jīng)發(fā)表過(guò)的“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的著名論斷，現(xiàn)在正在逐漸成為現(xiàn)實(shí)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，出現(xiàn)了大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，它們正在替代那些需要安裝在個(gè)人電腦上的軟件。Google、微軟、Adobe等軟件業(yè)巨頭也正在向這方面努力，試圖讓用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)使用那些過(guò)去只能安裝在個(gè)人電腦上的軟件。也許在不久的將來(lái)，我們就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用那些超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力，來(lái)完成那些在我們的個(gè)人電腦上不能完成的計(jì)算任務(wù)；也許再過(guò)幾年，我們就可以使用簡(jiǎn)單的客戶(hù)端——可能簡(jiǎn)單到只有輸入和輸出設(shè)備就夠了——來(lái)調(diào)動(dòng)不知身在何處的超級(jí)計(jì)算機(jī)幫助我們工作。人們孜孜以求的目標(biāo)終將實(shí)現(xiàn)，人們可以在任何地方使用任何設(shè)備來(lái)完成任何工作，無(wú)論是想發(fā)送電子郵件還是視頻點(diǎn)播，無(wú)論是查看一幅地圖還是編寫(xiě)一段程序。人們和計(jì)算機(jī)之間的關(guān)系將會(huì)越來(lái)越緊密，計(jì)算能力會(huì)像自來(lái)水或者電力一樣司空見(jiàn)慣。

無(wú)論如何，超級(jí)計(jì)算機(jī)是我們這個(gè)時(shí)代最偉大的發(fā)明之一，它正在帶領(lǐng)人類(lèi)在以過(guò)去無(wú)法想象的速度向前飛馳，勁頭十足。無(wú)法抵擋。