邬江兴院士：算力需求矛盾凸显，用电力拼算力的范式不可持续

·必要多样性是破解多样化算力需求下计算系统结构性失配的根本路径，必要多样性+超稳定机制才能产生适应不确定性场景的能力。

一切的核心问题在于计算架构单一性与算力需求多样性的矛盾。

高性能计算被誉为计算机科学工程的皇冠，9月24日，在全国高性能计算学术年会在武汉召开。被誉为“中国大容量程控数字交换机之父”的中国工程院院士邬江兴在大会上表示，智能时代的算力必然是绿色、智能与安全的计算。但计算性能增长与算力需求的矛盾凸显，算力的极限不应该是电力，电力支持不了算力的持续发展。

邬江兴讲述了先进计算发展困局与破局之策。他谈到困境之一是性能增长与算力需求的矛盾凸显，面临算不完、存不完、传不完的难题。与此同时，刚性计算架构造成总体效率低下，尤其是刚性计算系统为支持多应用场景导入了过多虚拟化技术，造成性能损失超过30%。存储程序控制机理也存在安全矛盾，这是娘胎里带来的基因缺陷。此外，用电力拼算力的发展范式不可持续。

而一切的核心问题在于计算架构单一性与算力需求多样性的矛盾。“算力需求是多样性的，不同应用场景、不同计算环境、不同任务种类、不同数据类型、不同性能需求、不同安全风险。可计算架构是单一的，不管是通用架构还是专用架构都是单一的。”他表示，这导致了两种发展结果，一是削足适履，二是各自为政，结构性失配是产生诸多困境的根本原因。

邬江兴表示，智能时代的算力必然是绿色、智能与安全的计算，三者缺一不可，变结构计算是实现之路。迄今为止有两种努力，一是用单一性满足多样性的努力，二是用复杂性满足多样性的努力，但单一性、堆砌复杂性都不可能解决多样性算力问题。必要多样性是破解多样化算力需求下计算系统结构性失配的根本路径，必要多样性+超稳定机制才能产生适应不确定性场景的能力。

正如物理世界的统一性与物质世界的多样性，地球有草原生态、湖泊生态等，但都基于门捷列夫的元素表。“自然界物质的统一性由97种自然存在的基本元素来表达的，这些元素之间通过各种化合键的方式形成了多样性表达，形成了物质世界的多样性。也就是说，基本元素的集合+化合键可以形成多样性的化合物。”

邬江兴表示，先进计算系统中的互联要从通用互联到领域专用互联，要从单一互联到多样性互联。变结构计算是先进计算发展的新路径，变结构计算的实例就是其11年前发明的世界首台拟态计算机，通过识别任务、识别资源池化，在有限时间内形成最优计算结构。

邬江兴曾从拟态章鱼仿生学特点，提出基于主动认知的变结构多模态计算环境的“拟态计算”，历时近6年，于2013年9月研制成功世界首台拟态计算机原理样机。他表示，变结构计算最佳工程物理实现是大规模高密度资源集成。先进计算急需发展晶圆级变结构计算，这样才有可能不被牵鼻子、达到世界最先进水平。要探索结构计算的新路径，抢抓数字产业发展迅速变革的新窗口期，用绿色、智能、安全的变结构计算赋能新质生产力发展。