陈根：2021图灵奖背后，超算正在改变世界文/陈根20世纪70年代末

文/陈根
20世纪70年代末，一位阿拉贡国家实验室的年轻研究员参与编写了名为“Linpack”的计算机代码，这段代码也让那些被后世称为超级计算机的系统可以运行复杂的数学计算。
20世纪90年代初，这位研究员和他的同事们利用“Linpack” ，又创造出了一种用于衡量超级计算机能力的测试，也就是测试超算每秒能进行多少次计算。
当地时间3月30日，还是这位研究员，获得了2021年计算机领域的最高奖项——图灵奖，他就是美国计算机科学家JackJ.Dongarra 。根据ACM的介绍， Dongarra的算法和软件推动了高性能计算的发展，对人工智能、计算机图形学等多个计算科学领域均产生了重大的影响。
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Dongarra和高性能计算
图灵奖通常被称为计算机领域的“诺贝尔奖” ，图灵奖是以英国数学和计算机科学的鼻祖阿兰·图灵的名字命名的，著名的图灵测试（测试机器是否智能）就是由图灵提出，图灵奖获奖者也将得到100万美元的资金支持。此次Dongarra之所以被授予无上荣誉的图灵奖，就在于其对于高性能计算做出的巨大贡献。
要知道，对于已经到来的数字时代，计算就是引擎，数据则是燃料。小到智能电脑、智能手机、平板等电子产品，大到天气预报、边界出行、医疗保障、清洁能源等民用领域拓展应用，都离不开计算的赋能支撑。计算已经成为人类能力的延伸，赋能数字经济各行各业的数字化转型升级。
正如美国学者尼葛洛庞帝（NicholasNegroponte）在《数字化生存》一书的序言中所言“计算，不再只是与计算机有关，它还决定了我们的生存” 。
其中，高性能计算（HPC）也就是我们通常所说的“超级计算机” ，高性能计算机概念出现在20世纪80年代末至90年代初，随着大规模并行处理的出现，超级计算机开始由数十万个处理内核组成。
【陈根：2021图灵奖背后，超算正在改变世界】高性能计算机具有极高计算能力，能够高速解决非常复杂的问题。由于超级计算机运行成本很高，主要由国家主导其发展，也主要应用于国家安全领域（如核模拟）、科学与医学研究以及气候建模等方面。
具体来看， Dongarra通过对线性代数操作的高效数值算法、并行计算编程机制和性能评估工具的贡献，引领了高性能计算的世界。近四十年来，摩尔定律使硬件性能呈指数级增长。在同一时期，虽然大多数软件未能跟上这些硬件进步的步伐，但高性能数值软件却做到了。这在很大程度上正是得益于Dongarra的算法、优化技术和生产质量的软件实现。
这些贡献奠定了一个框架，使科学家和工程师在大数据分析、医疗保健、可再生能源、天气预测、基因组学和经济学等领域做出了重要的发现和改变游戏规则的创新。 Dongarra的工作还帮助促进了计算机架构的跨越式发展，并支持了计算机图形和深度学习的革命。
Dongarra的主要贡献在于创建了开源软件库和标准，这些软件库采用线性代数作为中间语言，可供各种应用使用。这些库已经为单处理器、并行计算机、多核节点和每个节点的多个GPU编写。 Dongarra的库还引入了许多重要的创新，包括自动调谐、混合精度算术和批量计算。
Dongarra在说服硬件供应商优化这些方法，以及说服软件开发者在他们的工作中使用他的开源库方面处于领先地位。最终，这些努力使得基于线性代数的软件库在从笔记本电脑到世界上最快的超级计算机的高性能科学和工程计算中几乎被普遍采用。