先進(jìn)計(jì)算與軟件作為信息領(lǐng)域的基石，其技術(shù)創(chuàng)新直接關(guān)系到國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、文化等領(lǐng)域發(fā)展的獨(dú)立性.美國(guó)為強(qiáng)化其科技領(lǐng)導(dǎo)地位，在大國(guó)博弈中繼續(xù)搶占先機(jī)，近期針對(duì)先進(jìn)計(jì)算領(lǐng)域連續(xù)發(fā)布多項(xiàng)重大國(guó)家戰(zhàn)略，目標(biāo)構(gòu)筑面向未來(lái)的先進(jìn)計(jì)算生態(tài)系統(tǒng).受巨大的產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用需求驅(qū)動(dòng)，我國(guó)的先進(jìn)計(jì)算與軟件領(lǐng)域在過(guò)去幾十年雖然發(fā)展迅猛，但長(zhǎng)期依賴于以美國(guó)主導(dǎo)的基礎(chǔ)技術(shù)路線，“卡脖子”問(wèn)題嚴(yán)重.

隨著計(jì)算領(lǐng)域主要技術(shù)路線馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)與摩爾定律的潛能或動(dòng)能即將耗盡，貝爾定律揭示新型計(jì)算形態(tài)的發(fā)展正處于一片藍(lán)海，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展正在進(jìn)入一個(gè)新的黃金時(shí)代.國(guó)家科技部在十四五期間，布局了“先進(jìn)計(jì)算與新興軟件”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)，在新體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)、新計(jì)算系統(tǒng)構(gòu)建與新生態(tài)創(chuàng)建等領(lǐng)域，力爭(zhēng)開辟“新賽道”、構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢(shì)，努力獲取“你中有我、我中有你”的戰(zhàn)略制衡能力，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的科技基礎(chǔ).

為了及時(shí)反映先進(jìn)計(jì)算與新興軟件領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，《計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展》組織策劃了“先進(jìn)計(jì)算”專題.本專題依托2022 年第一批獲批的 “先進(jìn)計(jì)算與新型軟件”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專項(xiàng)，向項(xiàng)目首席專家邀約稿件，并嚴(yán)格按照期刊的審稿要求，邀請(qǐng)了相關(guān)領(lǐng)域的專家作為評(píng)審專家，歷經(jīng)初評(píng)、盲審、終審等階段，最終精選出6 篇高質(zhì)量論文入選本專題，內(nèi)容涵蓋了感存算一體的神經(jīng)元計(jì)算系統(tǒng)、面向分布式異構(gòu)計(jì)算系統(tǒng)的內(nèi)存池化、超異構(gòu)軟硬件協(xié)同計(jì)算統(tǒng)一框架、面向云際計(jì)算的系統(tǒng)軟件、服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算的系統(tǒng)軟件、多通道融合的自然人機(jī)交互等方面，在一定程度上反映了本領(lǐng)域最新的研究成果.

神經(jīng)形態(tài)計(jì)算硬件是專為運(yùn)行脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（spiking neural network, SNN）而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng).隨著硬件資源規(guī)模的增大，如何有效地為SNN 應(yīng)用分配神經(jīng)形態(tài)計(jì)算硬件資源變得非常具有挑戰(zhàn)性.浙江大學(xué)鄧水光教授團(tuán)隊(duì)的“神經(jīng)元計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的資源分配方法”，提出了一種神經(jīng)元計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的資源分配框架，在加載SNN 應(yīng)用到神經(jīng)形態(tài)計(jì)算硬件時(shí)分配硬件資源以及建立對(duì)應(yīng)的輸入輸出路由，實(shí)現(xiàn)了資源分配過(guò)程與編譯器間的解耦；通過(guò)引入最大空矩形算法來(lái)處理神經(jīng)形態(tài)計(jì)算硬件資源的動(dòng)態(tài)分配問(wèn)題；并且提出一種最小化脈沖輸入輸出通信代價(jià)的資源分配算法，從而降低脈沖輸入輸出能耗、延遲和資源碎片.

在分布式內(nèi)存系統(tǒng)中，緩存是減少遠(yuǎn)端內(nèi)存訪問(wèn)開銷的一種有效手段.然而單一的緩存一致性保證機(jī)制往往不能高效適配不同類型負(fù)載的訪存特性.為此，華中科技大學(xué)劉海坤教授團(tuán)隊(duì)的“一種可動(dòng)態(tài)配置的分布式內(nèi)存池緩存一致性機(jī)制”，面向分布式異構(gòu)內(nèi)存池系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了基于目錄和基于廣播相結(jié)合的混合緩存一致性保證機(jī)制.利用四象限矩陣分析方法，對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行訪存模式的判定分析，并為其配置最高效的緩存一致性保證策略，并且可以根據(jù)對(duì)象訪存特征的變化在兩種策略之間動(dòng)態(tài)切換.

稀疏矩陣向量乘法是廣泛應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、工業(yè)仿真和智能計(jì)算等領(lǐng)域的重要算法，是核心的計(jì)算行為之一.西安交通大學(xué)任鵬舉教授團(tuán)隊(duì)的“基于高預(yù)測(cè)性的稀疏矩陣向量乘法并行計(jì)算優(yōu)化”，基于現(xiàn)代高性能超標(biāo)量亂序處理器的架構(gòu)特征，提出從提升可預(yù)測(cè)性和降低程序復(fù)雜度的角度進(jìn)行全面的性能優(yōu)化.其核心思想是，通過(guò)構(gòu)建串行訪問(wèn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提升數(shù)據(jù)訪問(wèn)的規(guī)律性和局部性，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)預(yù)取效率和緩存利用效率；通過(guò)構(gòu)建規(guī)則的分支跳轉(zhuǎn)條件，提升程序的分支預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，有效提升程序執(zhí)行效率；通過(guò)靈活運(yùn)用SIMD 指令集，有效提升計(jì)算資源利用率.

云際計(jì)算旨在通過(guò)不同云運(yùn)營(yíng)商的合作降低云計(jì)算的成本，增進(jìn)跨云合作.東北大學(xué)王興偉教授團(tuán)隊(duì)的“基于博弈論的云際資源市場(chǎng)分析方法”，研究了云際計(jì)算市場(chǎng)下的資源流通問(wèn)題，將云際市場(chǎng)建模為供應(yīng)鏈競(jìng)爭(zhēng)模型，使用市場(chǎng)博弈對(duì)云際資源流通過(guò)程進(jìn)行分析，從理論上證明了云際市場(chǎng)具有納什均衡.文章分析了當(dāng)新的云運(yùn)營(yíng)商加入云際時(shí)對(duì)各個(gè)云運(yùn)營(yíng)商以及整個(gè)云際市場(chǎng)收益的影響，從一定程度上解釋了云際生態(tài)形成的原因.

服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算是一種新興的以函數(shù)為中心的云計(jì)算范式，向用戶提供高層次的函數(shù)抽象在云計(jì)算平臺(tái)開發(fā)和部署應(yīng)用.為了高效利用系統(tǒng)資源，降低函數(shù)完成時(shí)間，北京大學(xué)金鑫副教授團(tuán)隊(duì)的“服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算場(chǎng)景下基于時(shí)空特征的函數(shù)調(diào)度”，對(duì)服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算場(chǎng)景下的函數(shù)調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行研究.通過(guò)分析服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算場(chǎng)景下的函數(shù)調(diào)度問(wèn)題，對(duì)服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算場(chǎng)景下函數(shù)調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行形式化建模；提出了基于函數(shù)時(shí)空特征的服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算調(diào)度算法，在時(shí)間維度上考慮函數(shù)執(zhí)行時(shí)間和函數(shù)啟動(dòng)時(shí)間，在空間維度上考慮函數(shù)資源占用量；并在原型系統(tǒng)上使用真實(shí)世界服務(wù)器無(wú)感知計(jì)算負(fù)載數(shù)據(jù)集進(jìn)行了實(shí)驗(yàn).

觸覺(jué)反饋可以有效提高用戶的虛擬現(xiàn)實(shí)交互的沉浸感，華南理工大學(xué)徐向民教授團(tuán)隊(duì)的“基于微電流刺激的多強(qiáng)度分級(jí)虛擬觸覺(jué)反饋”，設(shè)計(jì)了基于微電流刺激的一種多強(qiáng)度電觸覺(jué)反饋系統(tǒng)，通過(guò)研究電流參數(shù)、電極陣列和接地電極等影響因素，并引入雙相電流脈沖，優(yōu)化電流正負(fù)電荷量比值等方式，確定了該系統(tǒng)的刺激模式.35 名受試者的心理物理學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其可能是具有廣泛應(yīng)用場(chǎng)景的觸覺(jué)反饋設(shè)備.

最后，感謝各位作者、審稿專家以及編輯部對(duì)本專題的全力支持，有賴于他們的努力，本專題得以順利出版.期望本專題的出版能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域的研究人員提供有益的啟示和幫助.在審稿過(guò)程中，若有任何失誤或不足之處，懇請(qǐng)各位作者和讀者的理解和寬容，并熱烈歡迎同行的批評(píng)和建議.