高性能计算机研制与产业化的探讨

  

 

本文讨论的高性能计算机是一个笼统的概念,涉及微机以上的各种计算机。微处理机芯片与并行处理技术的发展是使传统的巨、大、中、小、微计算机分类逐渐失去意义,比较容易理解的是按价格分类。我国目前有一定产业规模的计算机是五万元以下的微机,在IntelMicrosoft公司企图垄断市场的攻势下,微机产业的发展也面临困难,这方面的问题已有许多人在讨论,不在本文范围之内。本文着重于每台五万元以上的高性能计算机的产业化问题。

一、中国要不要发展民族高性能计算机产业

我国工作站以上的高性能计算机几乎完全是外国产品的天下,95年我国进口计算机(主要是高性能计算机)总额高达28.8亿美元,迄今我国各项“金字”工程采用的服务器几乎全部依赖进口。这种“各部委搭台,外国人唱戏”的局面若不改变,我国的信息化可能会完全控制在外国公司手里,国家的经济独立性将受到严重威胁。许多有识之士都在大声疾呼:必须尽快发展我国高性能计算机产业,掌握国民经济信息化的主动权。

邓小平同志高瞻远瞩地指出,科学技术是第一生产力。实际上,在诸多技术中,计算机技术是最活跃的第一生产力。我国国民经济要实现从粗放型向集约型转变,离不开广泛使用计算机。欧盟各国为了提高产品竞争力,将“高性能计算机用于工业生产”作为一条关键措施,正在汽车飞机制造、冶金化工、新材料等各个行业大力推广用高性能计算机做新产品设计与性能仿真,明显地缩短了设计周期,提高了产品质量。我国的大中企业要打翻身仗,高新技术企业要走向世界,也只能走这条路。

高性能计算机的重要性与发展高性能计算机产业的必要性似乎没有人怀疑。问题是我国有必要发展的产业很多,我们只能量力而行,有所为有所不为。究竟高性能计算机产业目前应属于“有所为”还是“有所不为”之列,每个人的看法就大不相同了。最近召开的全国人大通过的九五计划和2010年远景目标纲要中,明确了对集成电路的发展实行优惠政策,在发展高技术及其产业的条文中,计算机作为一项电子技术,列为高技术研究开发工作内容,而在加快高技术产业化步伐的条文中,集成电路、电子自动化与程控交换机等列为重点,计算机未考虑在内,更谈不上高性能计算机。可见,在中国要不要尽快发展、重点支持高性能计算机产业这一涉及国家前途的大事上,并没有形成共识。也许不少人认为目前我国还不具备发展高性能计算机产业的条件,等到下个世纪再说。这种“以后再说”的思想可能导致我们失去一次发展高性能计算机的难逢机遇。九五期间不努力,到廿一世纪我们就更不具备条件了。高性能计算机正在经历一次大的转折,世界各大公司虽然财大气粗,但都在向以网络为中心的开放式系统转型,真正推出以微处理器为基础的并行机也只有几年历史。并行机的关键技术转向软件,国外也不十分成熟,这正是我们迎头赶上的大好时机。若等到廿一世纪再考虑发展高性能计算机产业,到那时各种工业标准已完全建立,垄断地位已经形成,我们与国外的差距更加拉大,只能又一次望洋兴叹。另一方面,我国正在开展的各项金字工程大大刺激了高性能计算机的市场需求,市场的牵引是发展高技术产业的最大动力。相对于市场需求,其他的条件是第二位的,通过努力可以改变。

为国家着想,为民族着想,九五期间一定要大力发展高性能计算机产业。

二、中国能不能造出有竞争力的高性能计算机

几十年来,人们一直把高性能计算机当做一项尖端技术。从某种意义上讲,高性能计算机的水平代表了一个国家的科技水平与综合实力。长期以来,我国计算机科技工作者为发展高性能计算机进行了百折不挠、可歌可泣的拼搏。由于当时没有改革开放的大环境,而国外的高性能计算机又多数采用独家专用的技术,我们只能完全独立地一切从头做起研制自己的计算机。由于客观条件的限制,国产机稳定性差、使用不方便、升级换代慢等印象已深深留在用户脑海里。时至今日,不少用户对国产高性能计算机的性能、可靠性与可用性仍有疑虑。改革开放以来,时代已经变了,所谓国产机与进口机都是在全世界范围内选择零部件、优化设计,按通用的国际工业标准生产。不可否认,国产机在质量控制上要赶上国际名牌产品还要付出努力,但综合性能、质量、价格、服务等各种因素,国产高性能计算机已经具备市场竞争力。

在今年863计划十周年成果展览会上,国家智能计算机研究开发中心与曙光信息产业有限公司推出的曙光天演高性能服务器与工作站就是一个具有很强市场竞争力的民族高技术产品的例子。这一采用Power-PC 604芯片的曙光一号升级产品性能比相同价格的各外国公司计算机高出一倍甚至几倍,一台机器能运行AIXSolarisWindows NT三种操作系统,支持一万多种商品化应用软件,应用面非常广,经铁道部、天津市、清华大学等20多家单位使用,得到用户普遍称赞与好评。尤其是基于曙光天演服务器的双机热备份高可用系统与具有中文界面与很强中文信息处理能力的Internet网络服务器,其性能、功能与价格明显优于国外同类产品。曙光一号升级产品问世受到国家科委、电子部等政府部门高度重视,国家领导人看到我国金字工程和国民经济信息化有了自己的计算机平台等成果,感到“心旷神怡”。电子部准备通过在天津市试点后在全国金字工程中推广曙光天演服务器与工作站。这一新产品打入市场大大增强了国人对民族高性能计算机产品的信心,事实证明,我们完全有能力造出有市场竞争力的高性能计算机。

超高性能的大规模并行机是一个国家综合国力的代表,如同核武器一样,有与没有大不一样。这种产品尽管市场不大,难以形成规模很大的产业,但每秒数十亿甚至数百亿次计算能力的大规模并行机是我国石油、机械制造、医药、材料等领域向集约型转变,提高产品竞争力不可缺少的“重武器”,也是我国基础研究赶超世界先进水平必需的基础设施,值得我们高度重视。95年研制成功的曙光1000已成为科学院许多研究所与北京许多高校科研人员的科研成果“加速器”,一改过去计算中心的机器很少人用的局面,曙光1000的机时分不过来,只能排队等候。科委已批准在合肥与武汉建立基于曙光1000的高性能计算中心,国产大规模计算机将逐步在国内推广。曙光1000的成功说明我们已具备生产具有国际先进水平的超高性能计算机的能力。国家科委已将曙光1000的升级产品开发与曙光系列多处理机服务器的产业化列为九五重中之重项目。九五期间要研制更高性能的曙光2000与曙光3000大规模并行机。除了国家智能计算机研究开发中心之外,国防科技大学、江南澳门十大赌场网上注册等单位也在研制大规模并行机,不久将有成果问世。这些努力都说明我国已掌握并行处理的主要技术。

以微处理器芯片为基础构造并行计算机,其关键技术已转移到高带宽低延迟的互连网络(包括网络与处理机的接口)、并行软件(包括并行编程与调试环境)与并行算法。与过去相比,硬件上难度相对降低而软件难度增加。微处理器的进步与一些工业标准的建立为我们扫除了一些障碍,现在是我们可以发挥聪明才智的大好时机。并行算法的改进有时能几十倍甚至几百倍的提高解题效率,在并行算法科研人员与用户的积极配合下,我们一定能在大规模并行机的推广应用方面做出令洋人羡慕的出色成果。

三、困难究竟在哪里

发展高性能计算机产业既有必要又有可能,为什么还是举步艰难?形成高性能计算机产业的困难究竟在哪里?表面上看,理由很简单,就是因为我们的对手太强大,国外计算机大公司都具有几百亿美元的资产,每年动用几十亿美元开发新产品,我们的人力财力大概只有国外大公司的千分之一。要求我们在与IBMHP等大公司竞争中取胜犹如要求一个三岁小孩在拳击赛中击倒泰森。但仔细想想,我国的程控交换机不也是在与强大对手的竞争中赢得了占有国内市场三分之一的重大胜利吗?刚刚成立Netscape公司不也是敢于虎口拔牙,在与不可一世的微软公司竞争中奇迹般地发展起来了吗?彼强我弱是我们必须正视的基本现实,但不是成败的决定因素。我们需要从产业界与用户两方面寻找阻碍我们发展的更深层次的原因。

从高性能计算机的研制与生产者方面来看,我们的最大困难实际上是如何选准突破口,即选择什么样的产品做为准备“有所为”的方向。作为一个发展中国家,目前我们没有实力摆开阵式与外国大公司硬拼。历史留给我们的生存空间很小,我们必须十分慎重地选择“有为”之处。一般来讲,在选择产品方向上我们会遇到左也不是右也不是的两难局面,因为我们既需要相当大的市场占有率与营业额来促使产业上规模,又需要有自己的知识产权来创造高额的附加值,以较大的利润促使企业迅速发展。但是目前市场大的产品往往已形成工业标准,对现有标准小修改小的所谓创新不易被用户接受,实际上没有意义;而采取大的改动争取成为新的工业标准难度又很大。在这种领域我们难免走上发展微机的道路,利润率很低而销售量又做不到微机这么大,此路很难走通。反过来,一些性能较高的计算机,工业标准还不十分成熟,创新的余地较大,容易形成自己的知识产权,但市场不大,我们花大力气开拓新市场又缺乏足够的资金。

“发展高技术,实现产业化”上下两句话是一个整体,其中包含辩证的哲理,说时容易做时难。难就难在高技术本身并不等于产业化,要我们去实现,而这“实现”二字奥妙无穷,不摔几个跟斗,不喝几口苦水,难以知其真谛。在计算机领域,最大的聪明才智在于发现问题而不只是寻找答案,技术创新的关键在选题。君不见多少市场上成功的产品其解决方案并不理想而多少后来的失败者手里握着更好的方案。原则上我们应集中精力在国外尚未形成标准、尚不十分成熟的技术与应用上做文章,但不要忘了国外大公司有千千万万个聪明的脑袋也在想我们想做的事,我们只有在决策上高人一筹,才能在夹缝中求得生存与发展。

从用户方面看,我们面临一个很难打破的死循环。由于多年来国产机已给用户留下根深蒂固的印象,时代变了,机器变了,但观念很难改变。用户希望国产高性能计算机有国外名牌产品的质量与信誉后才买它,而国产高性能计算机只有众多用户购买才能成为名牌,于是没有鸡就没有蛋而没有蛋就没有鸡一直循环下去。打破这种死循环的关键在于有一批敢于带头使用国产高性能计算机的有识之士。中国高性能计算机产业发展起来之日,人们将永远铭记这些有识之士为振兴高技术产业所做的贡献,他们的贡献决不亚于高性能计算机的研制者。由于高性能计算机的许多用户是政府部门与国有事业单位,他们买机器的钱来自纳税人(包括计算机制造厂商),在国产计算机满足单位需要而性能价格比又不低于外国机器时,理应优先选用国产机,这就是世界各国普遍采用的政府采购法。对于处于艰难起步阶段的高性能计算机,实施政府采购法尤为重要。发展高技术产业不能要求用户做出任何牺牲,实施政府采购法也决不是保护落后,而是促进高技术产业的有力杠杆。只有在有用户使用并不断反馈用户意见的前提下,国产计算机的水平才能不断提高。政府采购法并不是万灵药,归根到底还是靠自己产品过硬的质量与诚心诚意的服务才能换取用户的信任。

四、几点或许可行的思路

技术、资金、人力等都是成功的要素,但最关键的是要有一条符合客观规律的正确思路。正确的思路来源于实践,下面列出的几点只是我们在探索发展高性能计算机产业中的一些体会:

1.反弹琵琶,以软带硬

高性能计算机的创新主要体现在软件上。我们不应走先做硬件再“配”软件的老路,而应反其道而行之,用应用软件与系统集成带动硬件发展。既然在中国发展高性能计算机产业的最大困难在于用户缺乏信任,那就更应当以服务立业,从服务做起,通过中国人为中国人服务鼓励中国人买中国货。高性能计算机一般用于一个业务系统,我们只有提供了一个包括应用软件、培训维护等都在内的全解,用户才能花钱买个放心。将用户需要的软件与高性能计算配成一个完整的系统进行销售是扩大市场的良策。通过与系统集成商联盟让集成商在推广国产机时比采用进口机获得更大利益,才能形成众人拾柴火焰高的局面。

2.两头在内、中间在外

高技术市场是正在发展的有巨大潜力的市场,高技术产品特点是生命周期短、升级换代快。高性能计算机一般一两年内就要升级。如果没有足够强大的设计新产品和推销维护能力,肯定会在竞争中淘汰。我国许多国有大中型企业两头小中间大,生产加工能力过剩,设计与销售跟不上,难以扭亏为盈。我们不能再走这条老路。为了在初始阶段得到用户的信任,曙光公司采取在国外一流公司加工生产的办法,确保产品质量,今后再逐步转移到国内条件最好的企业生产或建立自己有可靠质量保证的生产线。对于批量不太大的高性能计算产业,这种两头在内、中间在外的方式看来是可取的。

3.狠抓创新,提高产品的“含金量”

高技术产品的“含金量”体现在自己的知识产权,“顶天”的技术融于“立地”的产品也是靠知识产权。一个高技术企业,如果没有创新,没有自己拥有的知识产权,就很难在市场上立足。相对于微机而言,高性能计算机创新的余地更大。在高速互连网络、并行算法、并行编程与调试环境,智能人机界面、多媒体应用等方面,特别是在以网络为中心的新的计算机革命中,我们创新的机会很多。创新只能厚积薄发,不能太急于求成,应当有一点韧劲。天下的事总是种瓜得瓜,种豆得豆,一锄挖个金娃娃只是一种梦想,从市场需求上找准方向,排除干扰,埋头苦干,花上几十人年搞出有竞争力的增值产品,就有可能占有一席之地。

4.先占两厢,“农村包围城市”

在势力弱小的起步阶段,尽量避免与外国大公司正面冲突,在产品方向上以发挥自己特色的垂直市场为主,不宜以通用机的形象包打天下。在用户选择上不必两眼只盯着用惯了外国机器的财大气粗的部门单位。04机等国产程控交换机的一条成功经验是先从“老少边穷”单位开始推广,值得借鉴。

5.加强与通信企业合作进入通信市场

计算机渗透到通信领域是当今信息产业一大特点。我国通信领域市场广阔而且增长速度超过计算机市场。进军通信领域是发展高性能计算机的一个重要战略方向。高性能计算机用于多媒体服务等应用与ATM等通信技术有密切联系。路由器等通信设备本质上是一种专用计算机。曙光天演高可用服务器与04机配套构成中国智能网系统就是一个成功范例。加强与通信企业合作可能为高性能计算机开辟一片新天地。

6.加强与国外大公司合作走国际化道路

过去我国研制计算机多半是等国外新机型上市后才去仿制或改进,这样研制出来的计算机总比国外晚两、三年以上。研制高性能计算机要从国外研制新处理机芯片时就启动,要做到这一点就必须与国外主要芯片厂商合作。国外大公司既是我们的竞争对手又是合作伙伴,我们要正确处理好这一辩证关系。合作必须以双方互利为前题,不能丧失自己的主动权。最近智能中心与Motorola公司合作成立的联合实验室双方完全平等,为今后开展国际合作创造了一个范例。国产高性能计算机走出国门是完全可能的,争取从东南亚、东欧、南美等地区突破,有望走上国际化道路。

五、共同托起民族高性能计算机产业的朝阳

计算机产业是国民经济的支柱产业之一,发展高性能计算机产业对提高我国综合国力具有重要战略意义。这样一件大事决不是一两个科研单位、一两个公司能够完成的。在形成高性能计算产业的伟大事业中,政府部门、科研及生产单位和用户单位的作用同等重要。863计划计算机、通信和自动化等主题必须精诚合作、协同作战,尤其是承担863计划智能计算机主题科研任务的单位更要劲往一处使,形成一个拳头,才能有大的作为。全国上下一条心,共同打中华牌,才能托起民族高性能计算机产业的朝阳。

 

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