模拟大脑和地球的设计面临重重挑战

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点击量: 281252 来源: 电子工程专辑

      根据Blue Brain Project(蓝脑计划)咨询理事会主席Robert Bishop的介绍,对人脑以及地球的气候进行仿真是科学上两个*重要的挑战。

      瑞士Ecole Polytechnique的Fdrale de Lausanne以及IBM公司正在就大脑的仿真进行合作,这是一个起始于两年前的项目。NEC的Earth Simulator是后一个项目的主要构成部分。

     “蓝脑计划为期10年,目前尚处于1.5阶段,仍然有很长的路要走,”Bishop这个位于日内瓦的咨询公司的主席说,“它需要6至7个步骤,从哺乳动物链条上的耗子、老鼠、猫向灵长类动物以及*终人类的方向深入研究,每一个步骤要解决的问题会越来越复杂。”

      “如果我们能够**地掌握人脑的结构和功能,那就相当可能*终在我们的半导体设计中模仿人脑,”Bishop补充说,“如果我们能够掌握地球的所有细节的构造和功能,我们就*终能够预测在自然灾害发生以前对它进行预测。”

       Bishop预测,从现在开始10年内,设计工程师在针对特殊应用的集成电路(ASIC)设计中将分别考虑我们积累的关于人脑和地球的知识。这样的ASIC将被结合进更加广泛的系统,涉及标量、向量、现场可编程门阵列以及图形处理单元,以解决手头上的全盘工作,他说道。

      要仿真的人脑神经细胞有1000亿并且神经突触超过了100万亿。“我们尚未对所有这些神经构建**的数学模型,”Bishop表示,“尽管在一个小型且重要的构建模块——皮层柱上进行了很好的研究。”

      对地球的仿真也是同样令人畏惧的任务。“无数的物质和材料混合在复杂的结构以及过程之中,构造层的运动、动态磁场、地球自转和公转、空间的天气以及本地的天气,这一切均会同时改变着地球的运行状态,”他说道。

      Bishop表示,研究工作位于科学、仿真和超级计算这个三角形之内。IBM公司安装在加州Lawrence Livermore实验室的BlueGene/L超级计算机提供478Teraflops的峰值速度。Bishop预计,在2008年底,超级计算机将超越Petaflop的标杆,并且将来的超级计算机将在未来十年突破Exaflop的瓶颈。

      大脑和地球的仿真将利用日益增长的计算能力以及软件的进步,Bishop表示,*终产生可以被**地建模和仿真的新的见识。

      与此同时,各国政府和其它机构需要加快先进仿真技术的应用,这位未来学家表示,“大脑仿真器和地球仿真器*终将创建可商用的知识产权,但是,我们在短期内无法指望商业价值的产生。”    多核协会正努力为嵌入式多核程序员制定*佳编程规则,该工作组希望一年内在并行软件领域制定一份指南来解决一些棘手问题。CriticalBlue(一家提供软件设计工具的公司)**执行官及该工作组组长David Stewart说: “我把这看作是多核编程人员的相关说明,我们会尝试从产业重要交叉领域达成共识,找到*重要的10到20个问题并寻求*佳的解决方式。”

    参与的公司包括飞思卡尔、Imperas、英特尔、诺基亚西门子网络、PolyCore软件、德州仪器和风河公司等。该小组将于6月10日在阿纳海姆召开的设计自动化研讨会上举行公开会议,就有关问题展开广泛讨论。

    多核协会主席Markus Levy说:“我们预计这将扩大我们的成员,因为这对那些致力于同构和异构多核处理的公司来说是非常重要的。该小组*初的主要研究方向会在C和C++方面,我们试图从商业和写代码工程师实用的角度做到这些。”

    *近,在伯克利、斯坦福和其他一些地方出现了一些研究中心,这些中心正试图开发一种超越C语言的新的编程模式和语言。

    Stewart 说:“对于这种行为如何成功有不同的见解,所以要设法解决这个问题就会分散精力,对我们来说关键是看人们正致力于什么。该小组可能解决如下问题:如何处理代码依赖性、内处理通信和竞争条件。”

    CriticalBlue、Impera、英特尔和诺基亚西门子网络已经对研发组作出了支持。CriticalBlue的贡献包括基于其研究的方法论框架和代码范例。这家仅有5年历史的公司具有可以分析运行应用程序的工具,该工具主要运行在ARM处理器,可以找出从主机上卸载合适的进程,然后自动生成的RTL(实时语言)和微代码创造加速协处理器以加速工作。

    该公司通过解决一系列并行编程的问题,努力为其产品定义一个多核版本,从而可以协调多重协处理器的的成果。

    该小组*近完成一项标准的信息传递API(应用程序编程接口),会很快公布在其网站上。

    其他团体也正在为资源和任务管理确定API。该协会也正在考虑为处理虚拟化的管理程序定义API,以此作为对嵌入式微处理器基准协会(EEMBC)管理程序基准工作的扩展。(完)