高性能計算機技術發展到底到了什麽程度？蓬勃發展的機群系統是否可以成就高性能計算的未來？這也是對高性能計算機關註的人士所***同關心的問題。
在SC2003這次超級計算機大會上，中科院計算所專家代表團應邀參加了未來高性能計算機與網格發展的探討。這些專家帶回來的答案對我們國內目前大肆宣揚的機群高性能計算機發展方向正好唱了個反調——國際高性能計算機界的科學家們根本沒有人關註Cluster今後會怎麽樣。“Cluster機群架構系統打開了大量高性能計算應用的大門，就如同當年386使得PC成為大眾工具壹樣，但這並不能等同於高性能計算機技術研究的目標和方向。”這是樊建平對這種反差的解釋。確實，從這次TOP500排行榜我們已經看到，美國大學的師生們已經完全可以聯手搭建壹臺Cluster系統排行TOP500第三名，如果科學家還去關心同樣的問題也實在沒有太大意義。
按照慣例，作為技術領頭羊的超級計算機，下壹步系統研究的目標定位壹定是要能比目前最好系統性能高出10倍～100倍。所以，在SC2003會議上，Petaflops系統如何搭建成了科學家們關註的焦點。樊建平解釋說，“過去多年的科研結果使得目前這壹批機群系統在性價比方面有很好的表現，但是向Petaflops目標前進的時候，如果再沿這條路繼續往下走，成本會越來越高，功耗、可靠性、編程等壹系列問題也都會顯露出來，所以這條路已經被大家否定。”
那麽，什麽才是牽引高性能計算機下壹步發展的技術動力呢？樊建平給記者講述了SC2003大會上科學家們所探討的幾個主要方向。
首先是關於Petaflops系統體系結構，即：如何把10萬個處理器連接起來？這是Petaflops時代來臨之際，系統結構設計師們最為關心的問題。如果可以把10萬個處理器成功連接起來，每個處理器只要達到100億次處理速度，Petaflops系統即可以實現。同時需要指出的是，Petaflops不僅對體系結構設計者是壹大挑戰，對於程序編譯者來說也必須采用壹種全新的思路方法。
其次，帶寬是下壹代高性能計算機架構的另壹大挑戰。從某種程度上說，目前科學計算主要是受限於帶寬（而不是算法），目前國際上各種高速、高帶寬的互聯技術已經很多，關鍵是壹“走”PCB板就會大打折扣，這已經成為壹個很大的瓶頸。為了解決這個問題，光互聯技術已經在很多科學家的研究範圍之內。另外，從芯片本身來說，很多研究機構正著力於把多數技術在芯片中實現，Memory-in-Processor（處理器集成到內存）、Processor-in-Memory（內存集成到處理器）等芯片技術已經取得很大進展，這將突破以往處理器和內存之間的瓶頸，從而使系統計算能力大大增強。
最後是對效率的重視。以前大家對於高性能計算機壹貫是不計代價，壹味追求計算速度。但現在這種趨勢在變，很多人不僅開始關註高性能計算機從提出問題到解決問題所用的時間，而且會考慮單位空間的flops、單位功耗的flops，甚至單位資金投入所產生的flops等指標。
記者在網絡上也看到了這樣的消息，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家們已經提出壹種可以替代現有標準超級計算機和傳統機群系統的全新超級計算機設計概念。這些科學家認為，計算的成本應當包括電能、基礎設施、空調、占地空間、系統故障修復時間以及系統維護人員工資等，即應該更註重效率和可靠性，而不是超級計算機的原始速度。使用這種設計的第壹臺超級計算機被命名為“綠色命運（Green Destiny）”系統，基於刀片式結構，由240個計算節點組成，節點上的COTS器件安裝在壹塊由RLX技術公司制造的、0.5英寸大小的母板刀片上（稱作RLX ServerBlades）；每塊母板刀片含有壹個主頻為633MHz的Transmeta TM5600處理器，配有256MB存儲器、10GB硬盤和3個100Mbps的快速以太網接口；24塊這樣的母板刀片安裝到壹個可裝卸的3U“RLX System 324”機架中，高度為5.25英寸；10組機架再通過網絡開關互連，構成壹臺6英寸高的標準計算機機櫃。據介紹，目前，“綠色命運”的運算速度為每秒1600億次，造價僅為33.5萬美元，可以與速度最快的超級計算機和群集系統相媲美，但能耗只是它們的10%，大小只是它們的25%。據該實驗室的研究人員表示，在模擬實驗中，如果將“綠色命運”系統的運算能力擴大2000倍，其大小只增加65倍。最為誘人的是，“綠色命運”系統能夠在布滿灰塵、溫度高達85華氏度的房間內連續運行8個月。
另外，記者從IBM也了解到，IBM正在研發的BlueGene/L超級計算機項目到2005年最後完成時，也會在功耗、體積方面相對於目前的高性能計算機有很大改觀。李國傑院士也表示，計算所下壹步將會把萬億次計算機做到小塔式大小，以方便大家使用。看來，未來的超級計算機將不僅僅是計算速度的巔峰之作，同樣在高效率、小體積、穩定性、節能等方面也會成為其他IT產品的典範。
網絡效應主導未來計算機產業
看未來，電腦產業將從摩爾定律主導變為網絡效應主導。在本次大會上，多位專家的演講再次證明了這點。
網絡效應在經濟學界早已熟知了，那就是壹種商品的價值隨著其消費者的增多而提高。電話就是壹個例子。如果全世界只有幾百個電話用戶，則電話的價值是不大的。公眾之所以認識到了電話的價值，電話之所以能夠廣泛普及，在於電話用戶達到了壹定的臨界量。用戶越多，則電話的價值就越大。
對計算機而言，人們還有更精確的規律。比如，麥特考夫定律認為，電腦網絡的價值正比於用戶數的平方；布朗定律則稱電腦網絡的價值正比於網絡中社區個數的指數。有的民間人士將價值稱為生產力，而壹些軍方人士則將其價值稱為戰鬥力。
這兩條定律有三個關鍵點：
第壹，網絡要普及，不僅要有物理層面的聯通，而且必須是用戶看到的，能夠方便地使用起來的連通。只是把電腦用網線連起來是不夠的，必須在應用層面聯通起來，讓用戶享受到高質量的服務。
第二，網絡的價值隨著用戶數增多而超線性的增長。因此，最優化的方法是將全世界的用戶(和系統、應用)都連在壹個大網裏，徹底消除信息孤島。同時，在這個連通所有用戶的大網裏提供盡量多的社區(以及社區帶來的高質量服務)，供用戶選擇。
第三，信息的價值正比於***享程度。網絡效應的根本原因是它鼓勵信息***享。因此，今後的價值優化發展趨勢是，在安全和合法的範圍內，最大限度地鼓勵信息***享。
網絡效應說明了，必須把全球的電腦資源連通為壹體，最大限度地***享，方便地提供用戶使用，才能最優地增大電腦網絡的價值，才能促進電腦的廣泛普及。
與會的學者認為，今後20年，摩爾定律仍然將是電腦產業界的基本定律。但是摩爾定律是電腦產業***同的定律，它的壹個後果就是大路貨化、同質競爭。每壹個創新團隊要想突破同質競爭、提高競爭力，必需深入思考如何有效地利用摩爾定律去最大限度地發揮網絡效應。在今後10年之內，我們將看到兩種趨勢：
首先,是網絡應用，即網絡服務將成為最重要的電腦應用。其次是計算機電子中的多種接入設備(如數碼相機)和傳感器設備(如RFID設備)在很多時候將可能是離線方式工作，成為看起來是單獨工作的計算機電子設備。如果我們將時間尺度拉長到今後20年，隨著無線通信技術的進展，計算機電子設備(第二次數字浪潮)的缺省方式將有可能變成在線方式，隨時隨地連通到信息網絡的虛擬世界。
其次，Internet路線將成為主流技術路線。基於先進技術和同行***識的開放標準是主要的目標。人們更加主動地參與電腦網絡的創新和應用；人們的利益更加得到體現。廣大用戶不僅是被動的用戶和消費者，他們同時將成為信息技術和信息資源的生產者和開發者。信息技術廠家和運營商將難以壟斷市場，控制人們的行為。由於網格化趨勢，以及由此產生的網絡效應、小世界現象、病毒性市場現象，信息產業的技術門檻降低。個人、誌願者團體、小公司產生的先進技術比現在更有可能流行。壹個優秀的、領導性的小團隊也可能影響產業。
網格計算——未來計算的時代標誌
如果我們從用戶角度看計算機系統總體結構從1960年到2020年的演變，我們可以總結壹條歷史經驗，姑且稱之為三國定律：“天下大勢：分久必合、合久必分”；每個分、合階段大約主導15年。我們已經經歷了三種模式。大型機/終端是早期的主導模式，其主要優點是使用方便和易於管理，其主要缺點是開放性差、不易擴展以及價格昂貴。為克服這些缺點，客戶/服務器模式應運而生。集中在大型主機中的服務器功能被打散分布到多臺獨立的開放式服務器，通過網絡與各類客戶機(工作站、PC，網絡終端，NC等)相聯。服務器聚集又被稱為互聯網數據中心(IDC)和服務器堆模式。它用壹套物理上集中式服務器同時提供多臺獨立服務器的功能，並將盡量多的功能從客戶端移回集中式服務器端，以提高系統的可管理性。
中科院計算所徐誌偉副所長認為，我們目前正在進入壹個新的“分”的階段，即服務器聚集物理上分散到各地，但仍然保持虛擬的單壹系統映像。這也可以看成是壹種特殊的“合”，即多個IDC的資源被互連成為壹個虛擬的網格計算機，各種客戶端設備通過功用方式使用網格資源。在這個網絡計算時代，孤立的計算機系統、軟件和應用將被網絡化的產品和服務取代。世界將被互連成為壹個開放的、壹體化的、資源***享的全球電腦網絡，也稱為全球大網格，這是電腦廣泛普及的必然要求。在蘭德公司對於未來信息產業的5項預測中，後4項(廣泛互聯、普遍計算、傳感器、信息網格)都是網格化趨勢的壹個側面。
本次大會的相關專家認為，網格化趨勢將是計算機廣泛普及的主要技術推動力。網格化的特征是網絡化、服務化。它將使得網絡效應逐步得到充分發揮，從而推動電腦的廣泛普及。全球電腦網絡將演變成為有結構的小世界。它通過自我組織、通過成長，演變成為壹個符合冪數律的動態開放的人機社會。物理世界、數字虛擬空間、人類社會三個世界將通過接入設備(接口設備)和傳感器連通成為壹個三元世界，組成數字社會。
對於企業來講，網格計算的核心思想是作為公用設施進行計算。企業用戶不用關心數據的位置，或者由哪臺計算機處理他的請求，他都能夠請求信息或計算，然後發布。這與電力公用設施工作的方式類似，用戶並不知道發電機的位置，也不知道電力網的連接方式，用戶只需要提出供電請求，就可以獲得電力。網格計算的目標就是使計算成為壹項公用設施。
實現公用計算有很多途徑。最常用的方法是簡單地對已有技術提供新的許可政策。例如，壹些服務器廠商提倡對大型對稱多處理(SMP)服務器進行劃分，然後在需要時啟動備用處理器功能。這種模式在多年以前就曾在大型機上推行過。
雖然這些大型SMP服務器可以按需提供計算能力，從而實現公用計算，但這些系統的成本並不低。最後，SMP服務器還是需要使用特殊且昂貴的技術來構建，並存在可伸縮性問題。實際上，這種按需計算就像壹個大型機，存在高成本和局限性等問題。因此實現真正的技術革命需要尋找其他途徑，而這種其他的途徑之壹就是網格。
從根本上說，網格計算是壹個全新的計算體系結構，是為解決公用計算需求而設計的。網格計算將大量服務器和存儲器集中在壹起，成為壹項滿足所有企業計算需求的靈活的資源。商務應用程序通過用於身份管理、資源供應等的通用Web服務與網格計算基礎架構連接在壹起。網格計算基礎架構不斷分析資源需求，並相應調整資源供應。
點評：通過此次國際計算機創新大會，給記者感觸最深的是，普及化、數字化和廣泛互聯將是未來計算機發展的主要趨勢。從應用角度看，大眾化、網絡化、低成本是決定計算機發展的動力。在未來，任何計算終端都將擁有壹定數據處理能力，計算機的發展最終將徹底改變人類的生活方式。