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Super-Computer aus Jurich

Miriam Schack2008年4月6日

地處德國西部小城的尤利希研究中心近來可謂喜訊連連。幾個月前,該中心的格林貝格(Peter Gruenberg)教授剛榮獲2007年度諾貝爾物理獎,2月22日,造價1500萬歐元的超級計算機「尤金」(JUGENE)又正式上網運行。在當今世界超級計算機500強中,「尤金」名列民用首位,世界上比它再快的只有一台軍用的超級計算機,在美國的佛羅里達。德國之聲記者採訪報導如下。

尤利希超級計算機中心主任Thomas Lippert站在他心愛的大傢伙前圖片來源: AP

超級計算機"尤金"(JUGENE)個頭龐大,畢竟,它擁有65000多個處理器,需要16個一人多高、外表看上去就像電話亭一樣的黑色機櫃才能裝下。"尤金"和它的兩位同伴、尤利希研究中心的另外兩台超級計算機JUMP和JUBL一起同"住"一個大機房。該中心應用部門負責人阿蒂希(Norbert Attig)博士打開機房門,噪音頓時響起。

一個牌子提示來者帶上護耳,因為時間長了會影響聽力。阿蒂希介紹說: "這些噪音主要來自空調和計算機裡的通風器。我們越走近'尤金',噪音就會越大,因為它需要在很小的空間散發的余熱尤其多。這16個機櫃,每個櫃都產生大約30千瓦的余熱,要靠通風器排散,所以它的噪音也明顯更大。"

"尤金"需要的基本環境溫度是16攝氏度,它的運算速度相當於20000台個人電腦,最高速度是每秒223兆次運算,一個不可想像的巨額數字。阿蒂希試著形象地解釋說: "打個比方,這就好像全世界70億人口,每個人都在同一秒種內算3萬次。而且,還不是簡單的1+1,而是相當複雜的、不知有多少位小數點的運算。"

除了處理器的巨額數量以外,性能優異的網路也是造就"尤金"強大運算能力的關鍵所在,因為每個處理器所解決的只是整個問題的一小部分,如何把每個處理器的運算結果有效連接才是決定性的。阿蒂希介紹說: "實際上,計算程序必須是分佈式結構的,可以化整為零,然後再由各個處理器分別執行。那麼在整個運算過程當中,運算數據就必須在處理器之間來回傳送,因此,連接各個處理器的網路就必須很快才行,必須盡可能縮短處理器準備發送或接收數據的時間開銷才行。"

"尤金"的運算能力可供大約200來個德國和歐洲的科研小組使用。至於哪個小組可以"享用""尤金",則由一個獨立的專家委員會決定。除了理論探討和實驗證明以外,模擬計算早已成為學術研究的一大手段。尤利希超級計算機中心的博士生博爾騰(Matthias Bolten)就舉例介紹說: "開發新藥的時候,人們需要花費很多的時間和經費,做很多實驗,來判斷這種物質或者那種物質的效果究竟怎樣。但假如我先用計算機模擬一下,那我至少可以瞭解到,朝哪個方向發展更有希望,這樣就可以節省大量精力和經費。再舉一個例子。天文物理學家就很難做試驗。你想,把一顆恆星請到實驗室不容易吧,而且時間也不夠用,天文領域的時間概念都是上億年的,因此,計算機模擬試驗就非常重要。"

現年29歲的博爾騰研究的是解線性方程式,但方程式的規模極大,是普通電腦遠遠不能勝任的。他說: "每個人上中學的時候其實都接觸過,就是有好幾個方程式,好幾個未知數,你得想辦法一一求出。而我們要解的方程式,數量上億,未知數也是上億個,這時候'尤金'就可以幫上大忙,你要是用手算可沒有那麼快。"


就是量子物理學家克裡格(Stefan Krieg)的工作也離不開超級計算機模擬。他介紹說: "我們研究自然界最強的一種力,比如說中子裡或者質子裡的誇克就是被這種力結合在一起的,原子核裡的質子和中子也是。你用一般的物理學手段做不了量子領域的這些實驗,來證實某個量子理論是否正確,唯一真正可行的就是計算機模擬。"

至於"尤金"能保持多久領先地位,還很難說,它目前最強的競爭對手、美國德克薩斯州的"RANGER"也即將啟用。超級計算機領域的發展極快,面對競爭,阿蒂希很坦然。他說: "所謂的超級計算機500強排名榜每年進行兩次,近幾年每次都有差不多250到300名新手上榜,這表明這個排名榜的波動性有多大。換句話說,要是又有誰比我們還快,我們也不會感到驚奇。這個小把戲我們已經習慣了,經常是有喜有哀,就看你剛好站在哪一邊兒了。"

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