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大數(shù)據(jù)與大科學(xué)_數(shù)據(jù)分析師
2014-12-19
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大數(shù)據(jù)與大科學(xué)_數(shù)據(jù)分析師


最近去武漢參加第八屆全國測試學(xué)術(shù)會議，包括硬件測試、軟件測試，碰到許多老朋友和新朋友，大家議論了許多。我和大家交流了在CACM上看到的“Big data meets big science”，也頗有感觸。

　　在斯坦福的國家加速器實驗室，大氣觀測望遠鏡到2020年要安裝一個32億像素(3.2GP)的照相機，10年以后每晚每隔15秒攝取極高分辨率的天空圖像。該系統(tǒng)需要存儲10億億字節(jié)(100PB)的數(shù)據(jù)，相當于2000萬個DVD。當然，通過這個照相機獲得的原始數(shù)據(jù)比這還要多得多。這個照相機的視野里面有400億～500億天文目標。長久存儲這些像素幾乎是不可能的，只能實時處理和提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)。大型科學(xué)儀器，從大型強子碰撞型加速裝置到高級光束處理器和分子成像工具產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，是目前的并行超級計算機所無法處理的。

　　可目前看到的現(xiàn)實是：1.摩爾定律已經(jīng)失效，因為晶體管尺寸已經(jīng)達到物理極限。2.超級計算機已經(jīng)不能再這樣用CPU堆下去了。成千上萬，甚至幾十萬的CPU、GPU堆起來的超級計算機，耗電驚人，而并行計算實際上很難實現(xiàn)。大部分時間，CPU閑著，而Memory忙得要命。3.馮·諾伊曼計算機體系結(jié)構(gòu)非改不可了。存儲—計算的方式已經(jīng)不適用新情況。對于許多應(yīng)用來說，實際的瓶頸不是處理時間，而是需要不斷地存取存儲器。

　　一個明顯的事實是，雖然我國的天河超級計算機幾次排名世界第一，但美國最近基本不參與這個排名的競爭，排第幾也不關(guān)心了。

　　對于大數(shù)據(jù)的問題，怎么解決?科學(xué)家們主要采取三個途徑：一個是從觀測開始各環(huán)節(jié)設(shè)法減小數(shù)據(jù)集;一個是從私人企業(yè)學(xué)習基于云計算的經(jīng)驗;另一個是探索新技術(shù)，譬如量子計算。

　　量子計算對于破解密碼、因子分解、量子物理模擬可能很有效，但是，對組合優(yōu)化、航空調(diào)度、絕熱算法是否有效，還很難說。所以，大科學(xué)產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)要靠大科學(xué)。物理學(xué)、光學(xué)、生物學(xué)、計算科學(xué)一起來，研究這些數(shù)據(jù)的收集、分發(fā)、存儲、處理。不能單靠計算機。我曾撰文說：大數(shù)據(jù)技術(shù)靠計算機，大數(shù)據(jù)分析要靠各領(lǐng)域的專家，現(xiàn)在看來，大數(shù)據(jù)技術(shù)也要靠大科學(xué)的專家。

　　在這樣一個創(chuàng)新的關(guān)鍵時刻，中國人應(yīng)該有所作為。不要天天想著發(fā)SCI、投CNS、提職稱、發(fā)牢騷，想想這些大問題吧!但是，我跟與會的朋友們說，不管計算機怎么變，容錯計算是一個永恒的主題，在量子計算中，人們也在密切關(guān)注容錯計算。高端容錯計算機的實用價值就更不用說了，大家都懂得。

　　我想補充幾句話：微納電子產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在還很興旺，市場仍然很大;超級計算機，特別是其應(yīng)用還是要搞，從科學(xué)研究的角度講要有些前瞻性。

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