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英特爾能源及高吞吐計(jì)算團(tuán)隊(duì)高級(jí)主管工程師菲利浦•蒂埃里在“英特爾2010高性能計(jì)算研討會(huì)”上預(yù)測(cè)，2015年石油物探對(duì)高性能計(jì)算能力的要求將比今天提高2~5倍。他在談到對(duì)高速發(fā)展的高性能計(jì)算的發(fā)展時(shí)預(yù)測(cè)說(shuō)，到2019年，就可能會(huì)出現(xiàn)百億億次（Exascale）高性能計(jì)算機(jī)。

百億億次計(jì)算： 高性能計(jì)算的升級(jí)

英特爾的百億億計(jì)算技術(shù)究竟是一個(gè)怎樣的戰(zhàn)略？是否成為高性能計(jì)算的另一個(gè)新起點(diǎn)，百億億次技術(shù)研發(fā)過(guò)程中會(huì)遇到哪些挑戰(zhàn)？對(duì)中國(guó)石油業(yè)究竟能帶來(lái)什么？記者日前采訪(fǎng)了菲利浦•蒂埃里先生。

菲利浦•蒂埃里介紹說(shuō)，在Top500的推斷中，我們當(dāng)時(shí)推出Petaflops{每秒浮點(diǎn)運(yùn)算千萬(wàn)億次(巨型計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度單位，即1秒內(nèi)浮點(diǎn)運(yùn)算的次數(shù))}將在2008年出現(xiàn)，目前也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，在這個(gè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我們有信心繼續(xù)往外推，我們可以看到10年之后，從現(xiàn)在開(kāi)始的10年內(nèi)會(huì)得到每秒百億億次的計(jì)算。

要用今天的CPU實(shí)現(xiàn)百億億次計(jì)算有非常多的挑戰(zhàn)，一個(gè)非常顯而易見(jiàn)的問(wèn)題是電力夠不夠，能源的消耗。今天的CPU由于能耗限制的問(wèn)題可能做不了這件事情。于是英特爾克服困難用一些非常新的技術(shù)去解決這個(gè)問(wèn)題。在歐洲、德國(guó)，英特爾公司建立了百億億次的實(shí)驗(yàn)室做研究，在與美國(guó)能源署研究所軟件開(kāi)發(fā)的模式，怎樣能夠適應(yīng)成千上萬(wàn)的核，首先需要怎樣用成千上萬(wàn)的CPU去制造出一個(gè)百億次計(jì)算的機(jī)器，這是一個(gè)問(wèn)題，其中還要解決能耗問(wèn)題。

另一方面是編程模式。要開(kāi)發(fā)大規(guī)模的可以擴(kuò)展的應(yīng)用是另外一個(gè)問(wèn)題，我們?nèi)绾螒?yīng)用才能夠擴(kuò)展到如此大的規(guī)模。這兩方面，不管是軟件還是硬件都需要新技術(shù)，尤其是硬件技術(shù)。

菲利浦•蒂埃里進(jìn)一步解釋道，說(shuō)到百億億次對(duì)石油行業(yè)的影響，事實(shí)上石油行業(yè)現(xiàn)在的規(guī)模和復(fù)雜度都可以用得上。隨著石油資源越來(lái)越少，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)石油開(kāi)采會(huì)到更復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境里。比如山區(qū)，它的地質(zhì)需要非常復(fù)雜的模型和計(jì)算，這是很直接的作用。另外，我們不要肯定說(shuō)10年內(nèi)作為石油用戶(hù)來(lái)說(shuō)一定要用到百億億次這么大的規(guī)模，但是水漲船高，隨著百億億次的大規(guī)模的計(jì)算技術(shù)的成熟，大部分的普通用戶(hù)實(shí)際上只是使用整個(gè)計(jì)算資源的一部分，這一部分之前大概是百萬(wàn)億次，但現(xiàn)在就可以用到其中千萬(wàn)億次這樣一個(gè)級(jí)別的資源就顯得很平常，這是一個(gè)藝術(shù)。在石油領(lǐng)域，我們知道現(xiàn)在僅僅把代碼編出來(lái)，就要付出兩到三個(gè)月的代價(jià)。

從聲波到彈性波 ： 找油的新希望

在石油行業(yè)找油的過(guò)程中，物探技術(shù)是決定尋找到油源的根本。菲利浦•蒂埃里在《石油勘探前沿技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用及英特爾的高性能計(jì)算研究》的講演中指出，當(dāng)前世界上前沿石油物探技術(shù)，已經(jīng)從聲波的研究發(fā)展到彈性波的研究，讓采集到的資料得到更深入、更廣泛的應(yīng)用，為石油勘探開(kāi)發(fā)提供更為準(zhǔn)確詳細(xì)的地質(zhì)資料。

菲利浦•蒂埃里介紹說(shuō)，如果按照科普層次的理解，用聲波測(cè)試的方式或者聲波傳播的方式獲得波的反演計(jì)算出地層的結(jié)構(gòu)。真正的波有各種形態(tài)，目前我們只抓了最主要的，地震時(shí)有P波和S波，P波是我們接觸的最快的波，S波分布的比較散。鑒于目前計(jì)算資源和計(jì)算模型，我們就可能采取P波的波動(dòng)方程。聲波有一定的頻率范圍，它是最接近于聲學(xué)模式的。真正在做地質(zhì)勘探的時(shí)候，聲波里攙雜了很多速度比較慢的低頻波，這些波反映了巖石和地層其它的一些精細(xì)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)如果也把它采集出來(lái)，數(shù)據(jù)量會(huì)增加的非常大，計(jì)算上幾個(gè)波算模型要做耦合，計(jì)算量顯得非常大，帶給石油勘探計(jì)算量也非常高。石油公司未必會(huì)采用彈性波，但是對(duì)于油服務(wù)公司，這就成為其差異化服務(wù)，能夠提供更精細(xì)的找油服務(wù)。如特殊的海床石油，現(xiàn)在的T波無(wú)法反映具體的巖層結(jié)構(gòu)，就需要采用彈性波。

“采用MPI（消息傳遞編程模型）并行編程的時(shí)候，每個(gè)進(jìn)程之間參數(shù)是互相要通過(guò)廣播才能得到，這個(gè)做法很簡(jiǎn)單，但造成的效果很差，沒(méi)必要這樣做。一開(kāi)始分步進(jìn)行，需要開(kāi)展計(jì)算的部分結(jié)點(diǎn)可以先做一個(gè)初始化，再做下一步的時(shí)候，不要做全盤(pán)廣播，對(duì)計(jì)算部分沒(méi)有做任何優(yōu)化，優(yōu)化的是把初始化部分切塊進(jìn)行。”菲利浦•蒂埃里補(bǔ)充說(shuō)，這項(xiàng)新技術(shù)將會(huì)讓人類(lèi)在地質(zhì)更復(fù)雜更艱難的地區(qū)尋找石油成為可能。