外媒：印度科学家发明水滴计算机 几乎没有误差

2015-06-13 07:43:13 来源：参考消息网 责任编辑：雷璟
核心提示：水滴计算机理论上可以进行常规电子计算机所能执行的任何运算，尽管速度明显慢一些。
参考消息网6月13日报道 外媒称，一位印度裔科学家及其团队开发出了一种利用流动水滴的独特物理特性运转的计算机。
据印度报业托拉斯网站6月10日报道，从马努·普拉卡什的突发奇想，到这种计算机的最终诞生，其间耗时将近10年。现任美国斯坦福大学生物工程助理教授的普拉卡什10年前还是一名研究生。
这项成果把他在操纵水滴流体动力学方面的专门技能与计算机科学中的一个基本要素——系统时钟——结合到了一起。普拉卡什说：“在这项研究中，我们终于验证了同步、统一的水滴逻辑与控制。”
水滴计算机理论上可以进行常规电子计算机所能执行的任何运算，尽管速度明显慢一些。普拉卡什说：“我们已经有数字计算机可以处理信息。我们的目标不是要与电子计算机竞争，也不是要用这种计算机处理文字。我们的目标是创造一个全新的可以精确地控制和操纵实物的计算机类别。”
普拉卡什说：“想象一下，当你进行一组运算的时候，不仅信息得到了处理，同时物质也会得到算法操纵。我们已经使这一切在中等尺度的规模上成为可能。”
普拉卡什曾设想是否可以把微小的水滴用作信息单位，并利用水滴的精密运动对信息及物质材料同时进行处理。普拉卡什决定建立一个旋转的磁场，它可以起到系统时钟的作用，使所有水滴同步。普拉卡什和他的团队用微型铁棒在玻璃载片上摆出造型，看起来就像是吃豆游戏中的迷宫。他们在顶部盖上一块空白的玻璃载片，并在两层玻璃之间填充油层。
随后他们小心翼翼地在这一组合件中注入单个水滴，这些水滴当中都被植入了微小的磁性纳米粒子。接下来，他们接通磁场。每当磁场改变极性，这些小铁棒的极性也将逆转，从而引导磁化了的水滴朝向新的预设方向。一台摄像器记录下个体水滴之间的互动，从而使运算过程可以被实时观察到。
水滴的存在与否代表二进制码中的1和0，系统时钟确保所有水滴的运动完全同步，因此系统可以在几乎没有任何误差的情况下永远运行下去。普拉卡什认为，这种计算机最直接的用途可能是把它变成一种高流量的化学和生物实验平台。水滴不是在巨大的试管中展开化学反应，相反，每一颗水滴都可以携带某些化学物质从而自行充当“试管”。水滴计算机将提供对于此类互相作用的前所未有的控制。
【延伸阅读】独家：专家称中国超级计算机不怕美国限售芯片
《参考消息》记者龙弘涛4月21日报道 “没事不惹事，事来了也不怕事。”“天河二号”主任设计师卢宇彤借电视主持人汪涵的话表达她对美国限售芯片事件的看法。她同时透露说，“天河二号”的升级目标肯定能实现，时间也在可控范围内。
卢宇彤是在19日举行的中国计算机学会青年计算机科技论坛特别论坛上发布上述消息的。这也是美国公布“限售令”以来中国“天河”团队成员首次做出回应。
4月上旬，媒体报道了美国商务部把与超级计算机相关的四家中国机构列入限制出口黑名单一事。这四家中国机构包括以“天河”为业务主机的三家超级计算中心和“天河”的研制者国防科学技术大学，限售的产品则直指在“天河二号”上装配近10万块的英特尔“至强”CPU。美国商务部的公告声称，美国政府认定名单上的这些机构“涉及违反美国国家安全或外交政策利益的活动”。
以“天河”为代表的中国超级计算机事业似乎正在面临一场危机。而出席特别论坛的业界专家认为，长远来看，这一事件将加快中国自主研发进程，总体说来可能利大于弊。
对限售令早有预案
“没有这次限售事件的话，‘天河二号’拿下6到8个冠军没问题。”中国计算机学会高专委秘书长、中科院计算所研究员张云泉说。
根据计划，位于国家超级计算广州中心的“天河二号”将在2015年内从55P升级到100P以上。P为超级计算机的运算单位，代表每秒千万亿次的计算性能。这意味着，在每半年进行一次排名的全球超级计算机500强排行榜上，已经实现“四连冠”的这套中国系统很可能会成为占据冠军宝座时间最长的机器之一。
CPU被誉为计算机的“大脑”。面对英特尔难以继续武装中国“大脑”的现实，“天河二号”升级所需的CPU能否以其他外国产品替代？或者，已在“天河”系列计算机上小试牛刀的国产CPU能否独挑大梁？
一片猜测声中，卢宇彤表示，“限售令”的确会给“天河二号”升级计划带来一定的负面影响，但升级是一项复杂的系统工程，不可能将成败完全系于CPU。她说，“天河”在选择技术路线之初就进行过充分的风险评估，也针对各种情况制定了相应的预案和部署。这一次，当美国的“限售令”引发各方热议之时，“国防科大内部非常平静”。
“‘天河二号’升级到100P的目标肯定会实现。我们已有技术方案，待时机成熟会对外发布，”卢宇彤说，“中国的高性能计算发展会主动应对各种挑战，在未来不太长的时间内迈上一个新台阶”。
作为目前世界上运算速度最快的超级计算机，“天河二号”的强大计算能力与英特尔CPU的高性能密切相关，也离不开国防科大原创的体系结构、高速互联系统、操作系统、容错技术、节能技术等核心技术。
“中国超算不怕限售。”张云泉说，“曙光、神威、天河等系统的研发正是在禁运和封锁中不断壮大起来的。实践表明，外国禁运的技术和产品，反倒‘逼’出了中国巨大的决心和潜力”。
国产CPU差距仍在
今天的技术语境下，“不怕”并不是民族主义的情绪化表达。根据张云泉的评估，“天河”系列超级计算机的国产化率约为70%，部署在济南超算中心的“神威蓝光”则达到85%以上。后者的CPU和系统软件全部自主研发。
同样得到较广泛应用的国产CPU还包括“龙芯”和“飞腾”，其产业化是国家“核高基”重大专项支持的结果。作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一，这一从2006年延续至2020年的计划期望摆脱我国在核心器件、高端芯片、基础软件领域依赖国外的局面。
但业界专家的共识是：尽管进步很大，国产CPU差距仍在。
据中科院计算所研究员、“龙芯”系列处理器负责人胡伟武介绍，由于编译系统和微结构的差距更大，“龙芯”与国外CPU相比虽然主频只差一倍，用户体验却有数量级的差异。卢宇彤认为，构建“天河二号”服务阵列的“飞腾-1500”达到了“天河一号”时代的英特尔CPU水平，目前距离国外先进水平还有3到5年的差距。
“核心技术的自主可控是国家战略，也是国防科大一直努力的目标，不会因为美国限售与否而有任何改变。”卢宇彤说。
胡伟武指出，要改变中国IT产业受制于人的局面，光靠其中一两项核心技术或一两个产品的突破是不管用的，必须建立起自主可控的信息产业体系，就像“两弹一星”时代建立起自主可控的工业体系一样。胡伟武说，围绕“龙芯”建立起一个完整的软硬件生态系统而不是在英特尔、微软控制格局下增砖添瓦，需要借助市场和政府双重力量，也需要科技价值观的转变。
除此之外，也要对自主研发加强保护。早在美国公布“限售令”之前，中国计算机学会已向国家相关部门建议制定《反禁运法》——“其他国家对我国禁运的装备、器材、技术及软件等在我国研发成功之后，一定时期不得进口该国的同类产品或对其征收高额关税，以此作为反制措施，保护我国的国家利益、民族产业利益和科技人员的积极性”。
超算竞争日益激烈
针对美方称“天河”超级计算机“被用于模拟核爆炸”的说法，中国国家超级计算广州中心16日发表声明说，该中心是一个完全开放、市场化运营的公共平台，怀疑在此开展核爆炸模拟至少是缺乏基本的军事常识。尽管限售的真正原因必然比借口复杂得多，美国的这一举动显然与中国“天河”接连夺冠直接相关。
超级计算领域异常激烈的竞争背后是国家综合实力的较量，是国家前瞻性发展规划的角逐。如果说当年日本“地球模拟器”的横空出世推动了美国将超级计算机从军用扩展至民用，中国“天河”的稳稳领先则进一步加剧了国际竞争，促使美国、日本、欧洲、印度、韩国等调整其超级计算发展战略。
2014年4月，张云泉与多名中国超算专家一起赴美，就“中国超算是否已经超过美国”与美方展开战略对话。“中美专家共同的研判结果是：中国整体实力特别是应用能力比美国差10年以上。他们放心了”。
仅仅过去一年，美国人的想法似乎又变了，一方面给中国超级计算机升级设置障碍，另一方面加快推进自己的性能跨越，宣布将为三个国家实验室建设超过100P的超级计算机。
卢宇彤说：“这次限售再次证明，超级计算机是各国政府战略布局的重点。无论国际形势如何变化，中国都会坚定不移地发展国产超级计算机系统。”
“许多年来，美国都以拥有世界上最快的超级计算机而骄傲，但现在，中国成为这一荣誉的拥有者。与这个变化本身相比，更重要的是变化背后的努力——中国多年来在计算机产业上的巨大投入。但无论怎样，其结果只会是推动科学的发展，科学将是最后的赢家。”在“天河”首次夺冠的2010年，英国爱丁堡大学并行计算中心主任阿瑟·特鲁曾这样说。
（2015-04-21 17:53:21）
http://science.cankaoxiaoxi.com/2015/0613/816314.shtml2015-06-13 07:43:13 来源：参考消息网 责任编辑：雷璟
核心提示：水滴计算机理论上可以进行常规电子计算机所能执行的任何运算，尽管速度明显慢一些。
参考消息网6月13日报道 外媒称，一位印度裔科学家及其团队开发出了一种利用流动水滴的独特物理特性运转的计算机。
据印度报业托拉斯网站6月10日报道，从马努·普拉卡什的突发奇想，到这种计算机的最终诞生，其间耗时将近10年。现任美国斯坦福大学生物工程助理教授的普拉卡什10年前还是一名研究生。
这项成果把他在操纵水滴流体动力学方面的专门技能与计算机科学中的一个基本要素——系统时钟——结合到了一起。普拉卡什说：“在这项研究中，我们终于验证了同步、统一的水滴逻辑与控制。”
水滴计算机理论上可以进行常规电子计算机所能执行的任何运算，尽管速度明显慢一些。普拉卡什说：“我们已经有数字计算机可以处理信息。我们的目标不是要与电子计算机竞争，也不是要用这种计算机处理文字。我们的目标是创造一个全新的可以精确地控制和操纵实物的计算机类别。”
普拉卡什说：“想象一下，当你进行一组运算的时候，不仅信息得到了处理，同时物质也会得到算法操纵。我们已经使这一切在中等尺度的规模上成为可能。”
普拉卡什曾设想是否可以把微小的水滴用作信息单位，并利用水滴的精密运动对信息及物质材料同时进行处理。普拉卡什决定建立一个旋转的磁场，它可以起到系统时钟的作用，使所有水滴同步。普拉卡什和他的团队用微型铁棒在玻璃载片上摆出造型，看起来就像是吃豆游戏中的迷宫。他们在顶部盖上一块空白的玻璃载片，并在两层玻璃之间填充油层。
随后他们小心翼翼地在这一组合件中注入单个水滴，这些水滴当中都被植入了微小的磁性纳米粒子。接下来，他们接通磁场。每当磁场改变极性，这些小铁棒的极性也将逆转，从而引导磁化了的水滴朝向新的预设方向。一台摄像器记录下个体水滴之间的互动，从而使运算过程可以被实时观察到。
水滴的存在与否代表二进制码中的1和0，系统时钟确保所有水滴的运动完全同步，因此系统可以在几乎没有任何误差的情况下永远运行下去。普拉卡什认为，这种计算机最直接的用途可能是把它变成一种高流量的化学和生物实验平台。水滴不是在巨大的试管中展开化学反应，相反，每一颗水滴都可以携带某些化学物质从而自行充当“试管”。水滴计算机将提供对于此类互相作用的前所未有的控制。
【延伸阅读】独家：专家称中国超级计算机不怕美国限售芯片
《参考消息》记者龙弘涛4月21日报道 “没事不惹事，事来了也不怕事。”“天河二号”主任设计师卢宇彤借电视主持人汪涵的话表达她对美国限售芯片事件的看法。她同时透露说，“天河二号”的升级目标肯定能实现，时间也在可控范围内。
卢宇彤是在19日举行的中国计算机学会青年计算机科技论坛特别论坛上发布上述消息的。这也是美国公布“限售令”以来中国“天河”团队成员首次做出回应。
4月上旬，媒体报道了美国商务部把与超级计算机相关的四家中国机构列入限制出口黑名单一事。这四家中国机构包括以“天河”为业务主机的三家超级计算中心和“天河”的研制者国防科学技术大学，限售的产品则直指在“天河二号”上装配近10万块的英特尔“至强”CPU。美国商务部的公告声称，美国政府认定名单上的这些机构“涉及违反美国国家安全或外交政策利益的活动”。
以“天河”为代表的中国超级计算机事业似乎正在面临一场危机。而出席特别论坛的业界专家认为，长远来看，这一事件将加快中国自主研发进程，总体说来可能利大于弊。
对限售令早有预案
“没有这次限售事件的话，‘天河二号’拿下6到8个冠军没问题。”中国计算机学会高专委秘书长、中科院计算所研究员张云泉说。
根据计划，位于国家超级计算广州中心的“天河二号”将在2015年内从55P升级到100P以上。P为超级计算机的运算单位，代表每秒千万亿次的计算性能。这意味着，在每半年进行一次排名的全球超级计算机500强排行榜上，已经实现“四连冠”的这套中国系统很可能会成为占据冠军宝座时间最长的机器之一。
CPU被誉为计算机的“大脑”。面对英特尔难以继续武装中国“大脑”的现实，“天河二号”升级所需的CPU能否以其他外国产品替代？或者，已在“天河”系列计算机上小试牛刀的国产CPU能否独挑大梁？
一片猜测声中，卢宇彤表示，“限售令”的确会给“天河二号”升级计划带来一定的负面影响，但升级是一项复杂的系统工程，不可能将成败完全系于CPU。她说，“天河”在选择技术路线之初就进行过充分的风险评估，也针对各种情况制定了相应的预案和部署。这一次，当美国的“限售令”引发各方热议之时，“国防科大内部非常平静”。
“‘天河二号’升级到100P的目标肯定会实现。我们已有技术方案，待时机成熟会对外发布，”卢宇彤说，“中国的高性能计算发展会主动应对各种挑战，在未来不太长的时间内迈上一个新台阶”。
作为目前世界上运算速度最快的超级计算机，“天河二号”的强大计算能力与英特尔CPU的高性能密切相关，也离不开国防科大原创的体系结构、高速互联系统、操作系统、容错技术、节能技术等核心技术。
“中国超算不怕限售。”张云泉说，“曙光、神威、天河等系统的研发正是在禁运和封锁中不断壮大起来的。实践表明，外国禁运的技术和产品，反倒‘逼’出了中国巨大的决心和潜力”。
国产CPU差距仍在
今天的技术语境下，“不怕”并不是民族主义的情绪化表达。根据张云泉的评估，“天河”系列超级计算机的国产化率约为70%，部署在济南超算中心的“神威蓝光”则达到85%以上。后者的CPU和系统软件全部自主研发。
同样得到较广泛应用的国产CPU还包括“龙芯”和“飞腾”，其产业化是国家“核高基”重大专项支持的结果。作为与载人航天、探月工程并列的16个重大科技专项之一，这一从2006年延续至2020年的计划期望摆脱我国在核心器件、高端芯片、基础软件领域依赖国外的局面。
但业界专家的共识是：尽管进步很大，国产CPU差距仍在。
据中科院计算所研究员、“龙芯”系列处理器负责人胡伟武介绍，由于编译系统和微结构的差距更大，“龙芯”与国外CPU相比虽然主频只差一倍，用户体验却有数量级的差异。卢宇彤认为，构建“天河二号”服务阵列的“飞腾-1500”达到了“天河一号”时代的英特尔CPU水平，目前距离国外先进水平还有3到5年的差距。
“核心技术的自主可控是国家战略，也是国防科大一直努力的目标，不会因为美国限售与否而有任何改变。”卢宇彤说。
胡伟武指出，要改变中国IT产业受制于人的局面，光靠其中一两项核心技术或一两个产品的突破是不管用的，必须建立起自主可控的信息产业体系，就像“两弹一星”时代建立起自主可控的工业体系一样。胡伟武说，围绕“龙芯”建立起一个完整的软硬件生态系统而不是在英特尔、微软控制格局下增砖添瓦，需要借助市场和政府双重力量，也需要科技价值观的转变。
除此之外，也要对自主研发加强保护。早在美国公布“限售令”之前，中国计算机学会已向国家相关部门建议制定《反禁运法》——“其他国家对我国禁运的装备、器材、技术及软件等在我国研发成功之后，一定时期不得进口该国的同类产品或对其征收高额关税，以此作为反制措施，保护我国的国家利益、民族产业利益和科技人员的积极性”。
超算竞争日益激烈
针对美方称“天河”超级计算机“被用于模拟核爆炸”的说法，中国国家超级计算广州中心16日发表声明说，该中心是一个完全开放、市场化运营的公共平台，怀疑在此开展核爆炸模拟至少是缺乏基本的军事常识。尽管限售的真正原因必然比借口复杂得多，美国的这一举动显然与中国“天河”接连夺冠直接相关。
超级计算领域异常激烈的竞争背后是国家综合实力的较量，是国家前瞻性发展规划的角逐。如果说当年日本“地球模拟器”的横空出世推动了美国将超级计算机从军用扩展至民用，中国“天河”的稳稳领先则进一步加剧了国际竞争，促使美国、日本、欧洲、印度、韩国等调整其超级计算发展战略。
2014年4月，张云泉与多名中国超算专家一起赴美，就“中国超算是否已经超过美国”与美方展开战略对话。“中美专家共同的研判结果是：中国整体实力特别是应用能力比美国差10年以上。他们放心了”。
仅仅过去一年，美国人的想法似乎又变了，一方面给中国超级计算机升级设置障碍，另一方面加快推进自己的性能跨越，宣布将为三个国家实验室建设超过100P的超级计算机。
卢宇彤说：“这次限售再次证明，超级计算机是各国政府战略布局的重点。无论国际形势如何变化，中国都会坚定不移地发展国产超级计算机系统。”
“许多年来，美国都以拥有世界上最快的超级计算机而骄傲，但现在，中国成为这一荣誉的拥有者。与这个变化本身相比，更重要的是变化背后的努力——中国多年来在计算机产业上的巨大投入。但无论怎样，其结果只会是推动科学的发展，科学将是最后的赢家。”在“天河”首次夺冠的2010年，英国爱丁堡大学并行计算中心主任阿瑟·特鲁曾这样说。
（2015-04-21 17:53:21）
http://science.cankaoxiaoxi.com/2015/0613/816314.shtml