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我国并行计算应用亟须补强

作者: 2020-09-04 14:29 来源:中国科学报
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  “我国有上千所大学开设了计算机专业,但是参加这次竞赛的团队大都来自重点大学。我希望每个有计算机专业的大学,都能多开展并行计算的课程教育、普及相关基础知识;希望更多的研究生从事并行计算的科研和技术攻关。”

  在近日举行的中国科学院“先导杯”并行计算应用大奖赛(以下简称“先导杯”大奖赛)颁奖典礼上,中国工程院院士李国杰作为大赛专家咨询委员会主席,提出了上述两点希望。在他看来,我国在并行计算应用特别是并行计算软件方面的关注与投入,还远远不够。

  不过,李国杰也强调,并行计算不是“阳春白雪”,而是计算机从业者需要掌握的基本功。“并行处理是高性能计算最基础的一项技术,没有高效率的并行软件,高性能计算机就不能有效发挥作用。软件需要精心设计的并行算法,而设计并行算法和程序,需要既熟悉并行计算又熟悉应用领域和求解问题的人才。”

  如何吸引更多的人关注和投身并行计算,成了首届“先导杯”大奖赛的使命。

  大赛成果“超预期” 

  3月25日到8月26日,首届“先导杯”大奖赛通过线上竞赛+线下答辩的形式成功举办。大赛产出了近百份创新应用的移植、优化成果,包括生命科学、材料模拟、计算化学、物理、气象、海洋等20余个领域的交叉应用。

  中国科学院计算技术研究所研究员张云泉表示,此次大赛产出的成果质量远超他的预期。

  记者了解到,在参赛选手的作品中,不乏入选国际学术期刊、获得国内软件著作权的优秀作品。例如,兰州大学参赛队伍提交的应用项目,通过一款自主研发软件“MolAICal”,使用大赛提供的国产计算平台提出了一种应用设计方案,表明并行计算可提升抗新冠病毒药物研发能力,该成果已被《生物信息学简报》接收。

  同样基于大赛的国产计算平台,来自华中科技大学的参赛队伍提交了采用自主研发的颗粒两相流直接数值模拟软件“PFlows”,可对10亿以上的网格加百万以上的颗粒系统进行计算。目前已取得国家版权局的软件著作权登记。

  “这类人才非常难招” 

  首届“先导杯”大奖赛成果丰硕,却仍无法掩盖我国对并行计算应用的关注与投入不足。

  中国科学院计算机网络信息中心副主任迟学斌在“先导杯”大奖赛中担纲专家评审委员会主席。他注意到,过去数十年来,我国在并行计算应用和软件方面,对人才的培养并不重视。

  “这主要体现在许多高校没有并行计算应用相关的专业,只有到了研究生阶段,才开始着手培养相关的人才;即使培养了人才,由于就业范围较窄,更多的人选择去其他领域。”迟学斌说,中国虽然在高性能计算机研制方面跻身世界前列,但在应用、人才队伍建设、软件等方面仍存在很大差距,他希望通过“先导杯”大奖赛,能凝聚更多人才从事并行计算应用研究。

  事实上,我国并不缺乏软件人才。中科曙光总裁助理李斌告诉《中国科学报》,中国软件人才非常多,但市场导向下大多都涌向了手机APP、WEB等的开发,许多高校也将资源倾斜到这类软件人才的培养上,但在受制约较多的计算应用软件方面,人才比较匮乏,“公司在招聘这类人才时非常难”。

  “我们希望通过类似‘先导杯’大奖赛这样的活动,能够让以前‘偏冷’的并行计算应用得到更多关注,提高这类人才的基数,这对整个产业的发展大有裨益。”李斌说。

  迟学斌说,并行计算应用人才之所以缺,还缘于“学计算机的人要和应用领域的科学家合作,需要有交叉领域背景,才能做好这件事”。这对于从事并行计算软件研发的人而言,要求的起点较高。但并行计算应用人才的待遇却相对较低,就业选择面也并不可观。

  不过迟学斌也表示,举办“先导杯”大奖赛的目的主要是宣传并行计算的理念,加强各领域对并行计算的认识,从而有意识地去发现和培养相应的人才。“更多的是让大家有这样一个思想,我们现在已经进入了并行计算的时代,以后的计算就要并行,不并行就是浪费(计算资源)。”

  补短板并非一朝一夕之功 

  当前,高性能计算机能够派上用场的地方越来越多,从传统的科学研究,到产业中与人工智能、大数据相结合的场景,乃至药物研发、汽车碰撞试验等工业生产,都可以用计算机来完成,但前提是要有相应的软件。而问题就在于,目前科研院所和工业企业用的大部分软件,主要来自国外。国内虽已开展部分自主研发,但要实现替代需要时间。

  记者了解到,“先导杯”大奖赛专门设置了一个“开放应用”赛道,意在鼓励不同专业领域的参赛选手利用并行计算解决实际应用问题。李斌告诉记者,决赛阶段的作品应用水平很高,“有一些真的能给大的工程应用解决实际的仿真模拟问题”。

  他举例说,中国科学技术大学一支队伍提供的软件,定位就是作为通用的材料模拟软件。而目前国内大部分学校、研究单位仍在使用国外商业软件来做材料模拟仿真。

  “我希望国内能给类似的国产软件一些机会,比如将这些软件在各个计算中心装机,鼓励更多用户使用它。”李斌说。

  迟学斌认为这行得通:“我们缺的是把这些可用软件标准化,这是我们的短板。”他说。要把参赛软件或程序变成真正的软件,还有很长一段路,这段路需要政府相关部门支持,同时还需要企业持续投入。

  但迟学斌也坦承,想要获得持续投入并不容易。原因很简单,此类计算软件研发周期长、见效慢,甚至投入很多到最后还会“打水漂”。

  “但是,商业软件最早都是从实验室走出来的,有些打磨了10年、20年才走上商业化道路,从这个角度讲,要想补齐我们的短板、填补空白,就需要从机制到资本方面持续支持。”迟学斌说,如果不作出一些改革,现在描绘的未来图景,还是不能从根本上实现。(本报记者 赵广立

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