[科技] 拟态计算机:干什么活儿用什么身姿

  当今社会,人们工作与生活已越来越离不开计算机。随着云计算、大数据时代来临,新的应用层出不穷。人们也越来越发现,传统计算机体系结构面临着以下问题:由于存储墙、通信墙、I/0墙等问题的存在,现有体系结构下的实际应用性能仅有峰值性能的5%-10%,应用性能低;由于采用相对固定配置,用户无法自主参与计算资源的配置和计算过程的控制,多样性应用与相对单一结构之间的矛盾突出。


  目前世界上运算速度最快的前十台超级计算机,功耗都十分惊人,有的总功耗接近或超过20兆瓦,相当于我国发达地区三线城市的照明用电量。目前,电费正成为部分互联网公司的一项主要成本。为了就近使用电源,减少能源传输消耗,美国著名的搜索引擎公司谷歌(微博)在达拉斯的边上建立了世界上最大、性能最好的数据中心,数据中心建在水电站附近,当这个数据中心全部投入使用后,消耗103兆瓦的电力,其耗电量与瑞士日内瓦相当!随着我国互联网产业的发展,各类数据中心的能耗占我国用电量的比重也越来越大,正面临“造得起、用不起”的尴尬局面。


  那么,计算机能不能根据所接受任务的不同,自主改变自己的形态“身姿”,从而达到高效节能的目的呢?不久前,“新概念高效能计算机体系结构及系统研究开发”项目在上海通过863计划项目验收专家组验收。邬江兴院士带领的团队,历时6年潜心研究,提出了一种基于拟态计算的主动认知可重构计算体系结构,研制出世界上第一台拟态计算原理验证样机。


  拟态计算机是一种基于认知可改变结构的新型结构计算机,计算机的处理架构,会根据任务、资源、服务质量、安全要求、时效性等的不同,变换成尽可能合适的结构形态以获得高的处理效能。


  测试表明,拟态计算原理验证样机针对若干种典型应用的能效比可提升十几倍到上百倍,同时,借助拟态计算机结构动态可变的思想,科学家们还提出了拟态安全的新概念,改变传统计算机容易导致的病毒、木马、“后门”、漏洞等肆虐的“生存环境”,可有效降低计算机系统的安全风险。


  这种新型结构高效能计算机,其设计灵感正是来自于自然界最为出色的伪装大师拟态章鱼。章鱼能扭曲身体和触手,改变身体颜色,至少可以模仿15种动物的外表和行为。这和拟态计算机根据任务改变“身姿”的做法有异曲同工之妙。


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