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李国杰院士:老一辈物理学家渴望的并行计算技术将迎黄金时代爱欲情狂

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发表于 2020-3-26 04:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
1987年,时年44岁的李国杰从美国伊利诺伊大学返回中国,进入中国科学院计算技术研究所工作。应中国科学院理论物理研究所之邀,他前去专门开授了一门并行计算课程。
当时台下坐着的,还有后来被授予“两弹一星”功勋奖章的彭桓武,以及著名理论物理学家郝柏林,他们没有缺席过任何一节课。
“我深深感受到老物理学家对并行计算技术的渴望。”3月25日,在中科院“先导杯”并行计算应用大奖赛启动会上,李国杰院士作为大赛专家咨询委员会主席谈起了这件往事。
他同时判断,这项在数十年前令科研人员向往的计算技术,即将迎来黄金时代。
“下一个十年,将出现一个全新的体系结构的‘寒武纪’,学术界和工业界的计算机架构师将迎来一个激动人心的时代。”他说道。计算机体系结构的改进必须和并行算法、并行软件同步进行,越是高层的改进得到的效率提高就越大。
“不管是突破摩尔定律还是冯诺依曼瓶颈,都必须跨层次进行。”李国杰说道,“未来几十年一定是并行计算的黄金时代。”
跨学科利器
为什么物理学家需要听一门计算课程?
并行计算(Parallel Computing)是指同时使用多种计算资源解决计算问题,是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题,即将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的处理机来并行计算。
据李国杰回忆,在推动并行算法研究的过程中,李政道等物理学家起了不小的作用。国内最早在大规模并行计算机上调试并行算法的科研人员中也有物理学家。
“当时,中科院物理所的王鼎盛、生物物理所的陈润生、中国科大的陈国良、软件所的孙家超、计算所的孙凝晖等科研人员成立了一个研究并行算法和并行软件的小组,构成一部‘三套马车’。”他说道。若干年后,这个不到十人的跨学科小组出了四位院士。
据澎湃新闻了解,并行计算对跨学科人才的需求持续到今天,并出现了明显的缺口。并行计算作为一个工具,只有在不同学科得到应用,才能体现出其价值。
李国杰强调,计算机科学家要与其他领域的科学家密切合作,这已成为当代科学研究的特点之一。其他领域的学者运用普遍流行的算法和软件会解决一些局部性的问题、获得一些渐进性的改进,但要获得算法上的根本性突破,需要与真正懂算法的计算机科学家深度合作。
跳出传统逻辑
要实现这样的跨学科深度合作,李国杰认为,计算机科学家需要跳出传统的思维逻辑,即从技术推动转向应用推动;从把“聪明”的解决方案推送给用户,转向与应用领域的专家一起开发关键的并行应用软件,同时以实际观察到的常用模式引导研究。
例如,常规的脑科学解剖成像技术重构一只老鼠的大脑需要7000年,而美国普林斯顿大学计算机科学系教授李凯与脑科学家的合作项目将数据分析时间缩短了20万倍。
李国杰也希望,并行计算技术能在抗击疫情中发挥价值。疫苗与抗病毒新药研制涉及复杂的数学模型,必须借助数值方法应用并行计算求解。
据介绍,此次中科院“先导杯”并行计算应用大奖赛提供的软件开发环境通用性强,可支持各行各业的科研人员研究开发并行算法与软件。针对基础算法、人工智能、应用三个行业热点赛题,老一辈科学家跨学科钻研的景象,或许能在年轻研究人员的团队中重现。

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