探索宇宙奧秘 · 理性思考

想象一下，你是一位頂尖的建筑師，設(shè)計出了一棟美輪美奐的摩天大樓。但現(xiàn)在，你得帶著這沓圖紙，分別跑到只用鋼筋、只用木頭、只用石頭的工地上，讓工人們蓋出一模一樣的樓來。你是不是得給每個工地都重新畫一整套圖？

這就是中國超算科學(xué)家們過去幾年面臨的“幸福的煩惱”。手里握著“神威”這樣的國產(chǎn)頂尖硬件，但軟件卻像個“水土不服”的外鄉(xiāng)人。不過，這個局面正在被改寫。

到底什么是swKokkos？要理解它，得先明白超算的“心”有多復(fù)雜。

今天的超算，早已不是一堆相同CPU的簡單堆砌。它更像一個異構(gòu)的“特種部隊”，有擅長指揮的（CPU），有擅長重復(fù)計算的（GPU或神威的從核）。但問題來了，不同的超算，架構(gòu)天差地別。

給A超算寫的程序，拿到B超算上，輕則跑得慢如蝸牛，重則直接“罷工”。這就是高性能計算領(lǐng)域最難纏的敵人之一——性能不可移植。

中科院這次搞定的swKokkos，本質(zhì)上是一個“性能可移植”的編程后端。它的高明之處在于，為神威處理器那個獨特的“主從核”架構(gòu)（可以理解為一個大腦指揮數(shù)萬個勤雜工），引入了一套“并行執(zhí)行抽象” 。程序員不用再去記神威那套繁瑣的原生指令（Athread），而是用更通用的“語言”寫代碼，swKokkos自動幫你在神威的“勤雜工”們之間分配任務(wù)、搬運數(shù)據(jù)。

光說概念可能有點虛，咱們看點硬核的數(shù)據(jù)。

swKokkos有多好用？研究團(tuán)隊用幾個最基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)測試（AXPY、數(shù)值求解器）做了檢驗。結(jié)果讓人眼前一亮：它的性能達(dá)到了神威原生編程模型Athread的99%以上。

這是個什么概念？相當(dāng)于一個同聲傳譯，不僅把話翻譯過去了，連原講話人的語氣、停頓、情緒都還原了99%。對于程序員來說，這意味著巨大的“無痛感”——幾乎不需要為了遷就新硬件去重寫代碼，就能享受到硬件本身的大部分算力。

更牛的還在后面。他們把我國自主研發(fā)的海洋模型LICOM拿出來“練手”。這個模型在超過10萬核的規(guī)模上，不僅穩(wěn)定運行，還實現(xiàn)了顯著加速。10萬核，相當(dāng)于同時指揮10萬個“勤雜工”挖一條運河，不僅沒亂套，反而比原先靠人海戰(zhàn)術(shù)推土還快。

放眼全球，性能可移植性也是塊難啃的硬骨頭。國際主流走的是一條“統(tǒng)一生態(tài)”的路子，比如美國的Kokkos和RAJA框架 。它們試圖定義一個“通用標(biāo)準(zhǔn)”，讓Intel、AMD、NVIDIA的芯片都來遵守。

所以，swKokkos的突破，不僅僅是跟進(jìn)國際潮流，更是一次“精準(zhǔn)滴灌”。它不是簡單地把Kokkos拿過來用，而是針對神威的“獨特性格”（硬件約束）做了深度改造。比如它引入的向量化哈希索引和FDSL快速調(diào)度庫，就是為了解決神威從核啟動任務(wù)太慢、緩存容易堵車的“水土不服”問題 。

無獨有偶，就在同一個月，北京大學(xué)的楊超教授團(tuán)隊也在性能可移植模型上亮出了自己的方案——Leonid，不僅能跑CPU和GPU，同樣也支持了神威平臺，還搞出了“自動算子融合” 。

這兩件事放一起看，信號就很明確了：中國超算界正在集體攻關(guān)，試圖在“軟”的一面，為國產(chǎn)“硬”件構(gòu)建起一道護(hù)城河。

swKokkos的意義，其實超越了這一個軟件本身。它像是一面鏡子，照出了中國超算戰(zhàn)略重心的微妙轉(zhuǎn)移。

過去十年，我們癡迷于在全球超算TOP500榜單上爭第一，比誰的運算速度更快，那是“堆硬件”的蠻力時代。但速度再快，如果應(yīng)用軟件跑不上去，超算就是一個昂貴的“電子花瓶”。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了神威、曙光等國產(chǎn)重器，下一步的關(guān)鍵是：如何讓千千萬萬的科學(xué)家，能像用水用電一樣，輕松地用上這些國之重器？

swKokkos的出現(xiàn)，正是為了解決這個“最后一公里”的難題。它試圖把程序員從繁瑣的硬件細(xì)節(jié)中解放出來，讓他們專注于科學(xué)問題本身——是模擬氣候變化，還是設(shè)計新藥分子。

這不只是方便，更是生態(tài)的萌芽。當(dāng)一個工具能讓你用一套代碼，同時跑在神威和GPU集群上，而且效率損耗極小的時候，開發(fā)者才愿意留下來，應(yīng)用生態(tài)才能繁榮起來。

從某種意義上說，我們對超算的評價標(biāo)準(zhǔn)，正在從“它算得有多快”，轉(zhuǎn)向“用它編程有多爽，跑應(yīng)用有多順”。這，才是真正從超算大國邁向超算強國的必經(jīng)之路。

當(dāng)我們的程序員不再需要為一個循環(huán)是放在主核還是從核而撓頭，當(dāng)我們的海洋模型可以輕松地在國產(chǎn)超算上模擬出每一朵浪花，到那時，我們才能真正地說：這不僅是中國的算力，更是中國創(chuàng)新的底氣。