“中兴的事件让我们打了个冷战。”2018年5月24日晚7点，科学前沿进展名家系列讲座Ⅳ第139讲在玉泉路校区阶一5教室举行。中科院计算技术研究所所长孙凝晖研究员从中兴事件谈起，“这次事件所带来的是计算机产业头重脚轻的问题。偏应用，软件薄弱，这反映了学科和产业的极度不平衡。”自此引出了此次讲座的话题。
计算机的历史上最早可追溯到算盘。在一个算盘中，口诀就是编程语言，算盘珠就是存储器。之后，帕斯卡发明了机械式加法器，巴贝奇发明差分机。图灵的图灵机即是现代计算机的雏形。而从晶体管到集成电路，计算机的速度也在不断提升。
在45年间，计算机的集成电路从2300个到约数十亿个。最快计算机的速度也在35年间提高了8-9个数量级。对于计算机速度的提升，孙凝晖研究员将原因总结为半导体工艺和体系结构的发展与进步，并重点介绍了体系结构。
根据摩尔定律，“晶体管物理参数降低α倍，则计算机速度提高α倍。”程序特征驱动了体系结构技术的进步。程序的性能可用一个函数总结——“程序性能= F（程序特征，体系结构特征）”，即程序性能受程序特征与体系结构的影响。这决定了体系结构的4类技术路线——“并行，加速部件，缓存，预测”。体系结构起源于1960年代的IBM System/360和CDD 6600/7600，1980年代提出并行体系结构的概念。
“简单是计算机发展的一个核心理念”，孙凝晖研究员如是说，而“复杂性是计算机系统结构的第一个代价”。随着计算机器件的增多，计算机的结构也越来越复杂。这让性能为之付出了高昂的代价。“复杂性给时钟频率的提高带来困难，让计算机主频的增长停滞”并行处理体系结构通过增加复杂性提高性能，而系统结构的复杂性导致了功耗问题，“因此要提高计算机性能，首先要降低功耗”。孙凝晖老师这样总结到。
“效率是计算机系统结构的第二个代价”。紧接着，孙凝晖研究员向同学们讲述了效率这一关键因素的具体表现。硬件规模越来越大，可扩展系统规模越来越大，高性能计算机的并行效率也越来越低。“唯一的解决办法是Hierarchy”。并行编程也是要付出的代价。同时并行处理也加剧了计算机在编程性和效率上的矛盾。所以计算机技术越发展，编程越困难。
计算机领域的三大问题（巴贝奇问题、布什问题、图灵问题）及对其的研究产出了大量新技术。孙凝晖研究员将信息化时代的演变概括为——由IT1.0（模拟时代），IT2.0（数字时代）逐渐过渡到IT3.0（泛在时代）。万物的计算机化，人、机、物的三元互联，智能的再次觉醒是影响未来计算机性能的三个趋势，包括从通用到领域专用、高通量计算机和访存可控的计算机结构，及物端计算机生态系统。
最后，孙凝晖研究员再次讨论了中兴事件，“核心技术是中国的软肋，是压在中国骨干企业头上的沉重天花板”。而在当前历史进程下，计算机的发展充满了机遇。“因此中国要想彻底独立就必须发展。”孙凝晖老师以此结束了本场讲座，在座同学们对老师不吝热烈的掌声。（文/梁阳光 图/孙小丁 来源 国科大记者团
孙凝晖老师带来精彩讲座
主讲人简介
孙凝晖，男，1968年3月出生，1989年毕业于北京大学，1999年于中国科学院计算技术研究所获博士学位，现为中科院计算所研究员，所长，计算机体系结构国家重点实验室主任，博士生导师。作为负责人主持曙光2000、曙光3000、曙光4000、曙光5000、曙光6000系列等高性能计算机的研制，并多次获得国家科技进步奖一、二等奖，中国青年科技奖，中国科学院杰出成就奖，中国十大杰出青年，国家基金委杰青等。主要研究领域是高性能计算机、计算机体系结构。
延伸阅读：
“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月，是中国科学院大学为本科生开设的必修课程，同时欢迎研究生与教职工参加，由中国科学院大学本科部主办，讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学、生物、材料、计算机、天文、电子信息工程、环境九个专业，邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展，让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展，拓宽学生的学术视野，为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。
