高性能計算 遭遇四大瓶頸

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由于高?！霸絹碓接绣X”，也由于硬件的大幅降價，“高性能計算”在高校已進入普及階段。但回過頭來看，讓昔日神秘昂貴的大機器成為高校堂前燕容易，真正發(fā)揮出這些設(shè)備的作用，卻有很長一段路要走?！昂芏喔咝ｉ_始熱情很高，現(xiàn)在反倒徘徊觀望起來，因為不少學(xué)校買了以后用得并不好?！鄙綎|省高性能計算中心副主任欒峻峰說。
    
“分散”瓶頸

“高性能計算發(fā)展到今天，資源分散已成為應(yīng)用瓶頸，當(dāng)務(wù)之急是進行資源整合，建立起集中式高性能計算公共服務(wù)平臺?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心主任袁家斌直言不諱。袁家斌向記者介紹，這幾年高校的高性能計算平臺大都是“各自為政建起來的”，有條件的院、系紛紛上馬，這些分布于高校各學(xué)科的機器猶如一家一戶的小發(fā)電機，自發(fā)自用，結(jié)果是既造成了資源的大量閑置，又囿于各自的計算能力辦不成大事，如今到了“該考慮一下集中供電的問題了”。

譬如物理系與化學(xué)系都需要高性能計算設(shè)備，買不起大的就各買一臺小的，完成一個計算任務(wù)得一個小時。如果兩個系合起來買一個大設(shè)備，10分鐘就能完成同樣的計算任務(wù)，還可以對外接活，既提高了機器使用率，又可節(jié)省機房、設(shè)備、電費乃至維護人員，何樂不為呢？況且任何設(shè)備都有個使用周期問題，計算機更新和降價的速度又特別快，閑置不用很快就貶值甚至成廢鐵一塊了，因此如何在有限的時間里最大限度地利用設(shè)備，是每個用戶都得思考的問題，“整合計算資源已是眾望所歸”。

河海大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心主任江紅證實了這一看法。她說河海大學(xué)已經(jīng)有4個計算機集群（Cluster），分布于4個系，“利用率都不太好”，現(xiàn)在想集中起來做一個公共服務(wù)平臺，利用校園網(wǎng)搞成一個校園網(wǎng)格?！拔覀?yōu)榇藢I(yè)成立了一個網(wǎng)格與高性能計算研究所，校領(lǐng)導(dǎo)親自掛帥來做這件事。”

江蘇省高校的高性能計算，最早是南大氣象系5年前搞了一個超級計算平臺，之后又有學(xué)校陸陸續(xù)續(xù)建了一些分散的小型集群。但據(jù)了解，這種規(guī)模的計算很難做成大事。周會群教授認為，現(xiàn)在的高校雖然比過去“有錢多了”，但分散使用還是不行，只有“整合”才能真正實現(xiàn)高性能計算。他說，科研上的突破是衡量一流大學(xué)必不可少的標準，高性能計算則是當(dāng)今科研離不開的工具，“很多現(xiàn)象在實驗室做不出來，只能通過計算機模擬環(huán)境，驗證假想結(jié)果”。

譬如長江三峽大壩是按“能夠經(jīng)受百年不遇的洪水沖擊”這個標準設(shè)計的，如果遇到百年不遇的洪水大壩會怎樣――你不可能把大壩毀了做實驗，只能通過計算機模擬。這類高水平試驗，對計算能力的要求是很高的，小機器只能“大概模擬”，大機器才可以做到“精確模擬”。可見，從應(yīng)用需求看，突破“分散”瓶頸正當(dāng)其時。

在南京大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心主任陳俊良看來，計算資源整合的好處還在于，它可以讓維護人員專業(yè)對口，人盡其才，調(diào)動其積極性?！案咝阅苡嬎闫脚_需要專人維護，而具體的專業(yè)院系只認專業(yè)成果，計算機維護人員的工作得不到認可，把他們放到高性能計算中心去做公共服務(wù)，專業(yè)對口，這些人更能獲得成就感。”

個性化瓶頸

計算資源集中，必定帶來與多樣化需求的矛盾?！吧虾５某売嬎阒行挠?000個結(jié)點，但公眾用戶的需求各不相同，你有沒有多樣化的軟件來滿足不同需求？”袁家斌說這個問題在高校同樣存在。尤其是綜合性院校，高性能計算的應(yīng)用模式會因?qū)W科而異，“搞流體力學(xué)的、搞納米分析的、搞量子化學(xué)的和搞計算機科學(xué)的，對高性能計算的要求和操作方式都不相同”?？缮虡I(yè)軟件的開發(fā)是追求規(guī)模經(jīng)濟的，如果找不到一個平衡點，這些千差萬別的個性化應(yīng)用就會碰到另一個瓶頸，我們姑且稱其為個性化瓶頸。

山東大學(xué)計算中心主任龔斌告訴記者，高性能計算在高校最短的一塊板子是“應(yīng)用編程”。他解釋說，要讓一個應(yīng)用模型在高性能計算機上跑起來，需要對軟件作并行開發(fā)，這就是“應(yīng)用編程”。以往做這件事，都是老師或研究生自己動手，但他們并不情愿，認為“我的專業(yè)不是這個，我搞完了算什么”？讓ISV（獨立軟件開發(fā)商）來做也有問題――這種軟件太個性化，“開發(fā)出來賣不了兩三套，養(yǎng)不活”。這個問題還沒有滿意的解決辦法。山東省高性能計算中心是把中心建在山東大學(xué)軟件學(xué)院，就近讓軟件工程碩士們做這件事，“這也是一種資源整合”。

袁家斌提出的思路是：雖然“集中計算”是趨勢，但也不能一刀切，在“大集中”的前提下，自家搞一個小的集群也有必要。“太個性化的應(yīng)用放在自己家里做，大規(guī)模的計算拿到計算中心做。要在集中與分散的矛盾中找到一個平衡點?！彼€認為，高校搞并行計算中心，目的不是為了賺錢，但也不能是免費大餐，應(yīng)該遵循少量收費原則。剛開始需要政府或?qū)W校扶持一把，走向良性循環(huán)時再放手。

另一塊短板子是管理工具軟件?！案咝阅苡嬎阌脩羝毡槊媾R‘怎么用’和‘怎么管理’的問題”，欒峻峰說。對公眾的“集中計算”固然好處很多，但管理難度也顯而易見，包括你怎么計算（用戶）用了多長時間，占用了多少內(nèi)存與硬盤空間，不同時間段的使用如何收費，如何監(jiān)控集群每個結(jié)點的運行情況，現(xiàn)在還找不到一個完善的管理軟件來做這件事，需要廠商和用戶之間進一步磨合，一起研討解決辦法。

人才瓶頸

把一個大型應(yīng)用變?yōu)橛嬎銠C可以處理的模型是件很復(fù)雜的事，相關(guān)人員既要通曉專業(yè)，又要懂?dāng)?shù)學(xué)和計算機，“但目前國內(nèi)這樣的人才少之又少，學(xué)物理的就知道物理，搞計算機的基本不問物理是怎么回事，”周會群說，“復(fù)合型人才的匱乏，導(dǎo)致我們可以很快地把硬件系統(tǒng)建起來，應(yīng)用卻跟不上。”

這個問題涉及我們的教育體系和教育理念。在國外工作了十多年的周會群對此有切身體驗：“要說學(xué)習(xí)，中國學(xué)生個個優(yōu)秀，考試都得高分，但解決問題的能力，與西方學(xué)生卻有不小的差距?！蔽覀兊闹袑W(xué)走應(yīng)試教育的路子，學(xué)生們把大量時間花在解那些很蹊蹺的難題上。大學(xué)階段大家想的是如何把學(xué)分修滿，不肯下功夫鋪寬知識面，輕視審美和實踐教育，三年級四年級又忙于找工作，沒多少心思上課了。國外中學(xué)則很重視學(xué)生的能力訓(xùn)練、思維方法訓(xùn)練和工作方法訓(xùn)練。錄取一個大學(xué)生，除了看學(xué)習(xí)成績外，還要看你有沒有社會工作的經(jīng)歷，做沒做過社會調(diào)查，有些什么設(shè)計與發(fā)明，等等。“復(fù)合型人才就是這樣培養(yǎng)出來的?！?/FONT>