我国高性能计算科技政策分析——与美国NSCI计划对比

发布时间:2019-03-20 14:24:42  |  来源:中国网·中国发展门户网  |  作者:历军  |  责任编辑:赵斌宇
关键词:高性能计算,国家战略计算计划,国家政策,冯•诺依曼结构,后摩尔时代

从图 2 中几大机构(政府机构、基础研发与设计机构、部署机构)的相互关系及各自职能分工可以明显地看出,整个计划设计既高屋建瓴,又落地有形。NSCI 强调的是“整体政府”行为,要求各个政府机关统一配合,密切合作,并建立与工业和学术界的公/私合作伙伴关系。除政府机构外,参加项目的美国著名企业有 NVIDIA、IBM、Intel、AMD 和 WhamCloud 等。计划要求参加的企业不能关门自己搞,而是要参加协同设计。即要求来自供应商的专家、硬件架构师、软件堆栈开发者、领域科学家、计算机科学家、应用数学家和系统工作人员共同努力,做出关于硬件、软件和算法的设计决定。

战略提出后,美国能源部(DOE)、情报先进研究计划署(IARPA)、国家标准技术研究所(NIST)、国家科学基金会(NSF)和国防部(DOD)都表示支持“非 CMOS 技术和非典型 CMOS 技术的开发”,支持“替代性计算范式或以此为基础的技术”的发展。NSF、NIST 和 IARPA 等也都做出相应的行动布署。

为确保计划目标的实现,NSCI 计划还布署了该计划与相关的其他脑计划、纳米类技术计划的合作事项,同时还要求与其他政府机构,如 NSF、美国国防高级研究计划局(DARPA)已经安排的有关量子计算、神经功能计算、超导计算等方面的项目进行对接,展开合作。

在此指导思想的统领下,相关研究项目先后展开,如:2016 年 10月,NSF 启动了“高能效计算:从器件到架构”(E2CDA)项目。2017 年开始的“网络与信息技术研发”(NITRD)项目共有 10 个子项目,其中符合NSCI计划要求的就有:机器人和智能系统、人类计算机交互和信息管理、大规模数据管理和分析、高能计算系统基础设施和应用、大规模网络化等。IARPA 的“基于皮质网络的机器智能”项目,通过创造革新的机器学习算法实现机器学习的极大飞跃,采用了人脑激励架构和人脑遵循表现。国家纳米技术计划(NNI)项目(2015 年)“未来计算的纳米科技——激励的大挑战”(Nanotechnology-Inspired Grand Challenge for Future Computing)参与支持认知计算研究。NSF的计算远征(Expeditions in Computing)项目、增强智能(Robust Intelligence)项目等所涉及领域包括人工智能、计算机视觉、人类语言研究、机器人学、机器学习、认知神经科学、认知科学、计算机图像等。美国空军研究实验室(AFOSR)的“计算性认知和机器学习”(Computational Cognition and Machine Learning program)项目,基于美国空军所面临的复杂、不确定、对抗性等环境立项,支持智能机器行为的基础原理和方法论创新研究。此外还有 DARPA 的“智能数据探索中的非常规处理项目”(Unconventional Processing ofSignals for Intelligent Data Exploitation)等。

综观美国 NSCI 计划:①战略深远。计划并非单纯针对先进计算的技术瓶颈展开攻关与科学研究,而是直面后摩尔定律时代的结束及非冯 · 诺依曼结构到来的重大技术生态变革,并以此为出发点制定国家科学发展战略,这就从根本上奠定了该计划的战略地位与战略意义,可谓名副其实的国家战略计算计划。②高度统配。从“整体政府”概念的提出,到各相关部门颁布的计划项目的内容、推出时间、支持力度等一系列“整体政府”行为,再到政府与企业各自承担任务的角色分工,充分体现了各方面的配合、互补、协同。在这一过程中,资源分工、项目联动及成果互鉴特征表现的非常明显。

所以说,美国在先进计算领域的主导国地位,不仅与其进入该领域时间早、基础雄厚、资金充裕等因素有关,更与其对计算科学基本规律、发展走向的充分理解、认识与把握有关,与其敏锐的科技嗅觉和前瞻意识有关,与具备风险意识和危机意识的战略谋划有关。

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