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计算科学:这门需求缺口巨大的学问为何少有人选?

2020-03-20 14:35 点击:10次 数据 大数据

原标题:计算科学的金字塔尖:这门需求缺口巨大的学问为何少有人选?

计算机科学无疑是当下高校专业中的宠儿。无论是前几年的互联网、大数据,还是目前大热的机器学习、人工智能,都勾画出广阔的发展前景。近一两年来,更有不少国内高校踩着热点,相继开设专门的人工智能专业,乃至人工智能学院。

红尘热闹白云冷。澎湃新闻记者近日从中国科学院多位计算机专家处了解到,一门堪称计算科学 “金字塔尖”上的学问,虽然同样对社会的影响力十分显著,产业需求缺口巨大,却鲜有学生问津。

这门学问就是并行计算,它要求学生跳出传统的串行编程的思维,对数学能力和综合创新能力有相当高的要求。

据介绍,国内高校对并行计算人才的普及和重视程度还远远不够。绝大数高校的计算机系甚至连相关选修课都没有开设,遑论成体系的培养计划。

除了课程设置以外,并行计算教育普及还面临着教师队伍、实验环境、实践活动等多方面的困难。

为什么并行计算人才这么少?

并行计算(Parallel Computing)是指同时使用多种计算资源解决计算问题,是提高计算机系统计算速度和处理能力的一种有效手段。它的基本思想是用多个处理器来协同求解同一问题,即将被求解的问题分解成若干个部分,各部分均由一个独立的处理机来并行计算。

并行计算对社会发展水平和工具使用水平能产生深刻的影响,包括新型药物分子研发,新能源、新材料的开发以及一些大规模极端条件、极端材料的仿真模拟。另外,现下大热的人工智能和机器学习也会受到并行计算的推动。

那么,为什么学并行计算的人才这么少?三方面的因素决定了这个领域注定是高精尖的超级人才。

首先,并行计算属于计算科学领域的阳春白雪,中国科学院计算机网络信息中心副主任迟学斌将其比喻为金字塔的塔尖。越到塔尖,人数越少,难度也越大。比起普通的互联网软件开发,并行计算更接近于一门研究。

其次,虽然从事普通互联网软件开发的工程师不能胜任并行计算,但他们找工作却可能更容易,导致学生们不愿意选择落地难的并行计算。近年来互联网、大数据等行业的火热,在某种程度上形成了对并行计算人才的虹吸效应,好不容易培养出来的人才也容易被挖走。

最后,并行计算研发需要的是复合型人才。并行计算作为一个工具,只有在不同学科得到应用,才能体现出其价值。就像并行计算现在应用最广泛的科研领域,就需要既懂并行计算、又懂专业科学知识的交叉人才。

从重硬偏软到软硬协调

中国在计算硬件领域虽然是晚进场的玩家,但近年来发展势头迅猛,实现了质的飞跃。然而,自古宝剑佩英雄。顶尖的计算设备不是普通的互联网软件工程师能用起来的,而是需要一批具有并行计算思维和能力的人才。没有英雄使用,宝剑也只是废铜烂铁。

在软件和应用人才短缺的情况下,中国庞大的计算资源难以有效转化为生产力。硬件国际领先、软件差距巨大的格局已经显现。

中科院计算机网络信息中心研究员金钟介绍道,中国尤其在算法层面的数学模型和物理模型上原创成果不足,应用领域的原创性思想也有差距。

不过,金钟相信,中国并行计算硬件和软件的发展没有形成协调的发展,这也是一个必然的规律。“我们首先在这个领域先要有硬件平台,才能考虑软件的发展,我们现在是处在从重硬件发展到硬软协同发展的阶段。”

中国科学院计算技术研究所研究员谭光明也介绍道,从上世纪60、70年代到80、90年代,美国的并行计算也是重硬偏软的模式,以硬件带动软件的发展。随着设备的普及,软件的需求、应用的需求逐渐增加,美国才在软件和应用开发上部署了更多比例的投入。

如何破局?

中国并行计算软件应用和专业人才的滞后局面,如何破解?

迟学斌认为,国家首先要在并行计算方面形成稳定的投入,让从事交叉科学研究的人才能够更安心地投入他们的工作,逐渐培育出一批领先的软件成果。“这不是一朝一夕能解决的,是一个长期积累的过程。”

开发一个并行计算软件动辄十几、二十年,少有公司敢冒这个风险。因此,国外的成功经验也是以政府投入为主形成一个初始版本,再由公司介入进行后续的商业化。

此外,有了稳定的资金支持,还要考虑这些费用能不能用到人的身上。现在相关的科研项目还有许多约束,今后需要做一些适当的调整,让支持力度真正落实到人才个体。

最后,并行计算的发展思路应该调整到问题导向,“做硬件的人说的不一定用得上。”例如,美国在上世纪90年代提出了一批巨大的挑战,围绕这些问题去造机器、去做软件研发、去培育人才,形成有针对性的突破。

澎湃新闻也从中科院方面了解到,第一届中国科学院“先导杯”并行计算应用大奖赛即将在3月25日开赛,正是针对软件环境、学科应用方面的相关瓶颈谋求突破,帮助培育高水平的技术交叉型人才。

大赛设置基础算法、人工智能、应用三个赛道,旨在提升国内自主软件开发水平,促进并行计算在科学和生活各个领域的深入应用。

金钟介绍道,大赛会优先选择适合并行计算的应用提炼出一些核心算法作为算题,使并行计算能率先在重点领域发挥比较好的作用。

迟学斌还希望这次大赛能对学生们起到一个广告作用。“以前一直觉得酒香不怕巷子深,但这次并行计算大赛是恰逢其时。”

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