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蓝色基因计算机简介
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四月十五日，在纽约哥伦比亚大学举办的科学讲演会上，IBM研究中心的并行计算机研究部资深经理斯尼尔博士（Dr Snir）和战略顾问罗伯巡（Dr．Robson）博士，讲解了IBM公司新近开始的大型科研项目“蓝色基因”计算机（Blue Gene）和蛋白质分子卷合成型（Protein Folding）工作原理。 蛋白质分子卷合成型是生命现象的一个基本过程，蓝图就是生命基因。生物学家已经证明，DNA排列顺序确定蛋白质分子的结构功能。尽管蛋白质分子卷合成型的物理原理已经非常清楚，但是，要解决卷合成型的问题，还都没有成功，基本原因就是需要的计算工作量太大。 多年以前，IBM曾经完成了一项基础科研项目，叫作“深蓝”计算机（Deep Blue）。那是一台会下国际象棋的超级计算机，于1997年战胜了世界国际象棋冠军卡斯帕罗夫。要计算蛋白质的成型过程，需要比“深蓝”快一千倍、比现有的世界上最快的超级计算机要快五百倍的超大型计算机。当前，这样的计算机还不存在。 出席讲演的两位领衔科学家说，1999年12月，IBM公司决定耗资一亿美元来制造一台比“深蓝”快一千倍的超大型计算机，取名为“蓝色基因”。参加研究的五十名科学家来自美国等八个国家，涉及领域有生物学、化学，材料科学、计算机科学和电子工程技术。现有计算机的CPU和存储单元(Memory）是分开的，运行的时候，90%的能量和时间用在数据搬运，只有10%的能量和时间用在计算。这是一个巨大的浪费。蓝色基因计算机把CPU和存储单元基本合一，因而能大大提高计算效率和降低数据搬运的消耗。一台蓝色基因计算机每秒计算10^15(一千万亿)次，由一百万台并行个人计算机CPU组成，因而，这种计算机的计算速度比现有办公室个人计算机快一百万倍。两位科学家诙谐地说：“一百万台并行个人计算机CPU意味着一百万套微软视窗操作系统呀！”联想到当前的微软公司垄断案件，听众们会心地哄堂大笑。 IBM公司为什么要花费那么多资金来研究制造没有直接商业价值的计算机呢？两位专家回答说，蓝色基因计算机制造以后，科学家可以对生命的基本过程和疾病过程有更加准确的了解，还可以用来设计和制造新的药物，把化学和生物的试验过程减少到最低程度。此外，蓝色基因计算机还可以用来设计和预测新的类似蛋白分子的大分子的结构和功能。因此，蓝色基因计算机对生命科学和医药科学来说，有非常重大的战略意义。 在讲演会上，两位科学家用生动的实例和媒体图象分析显示说明，蓝色基因计算机将是计算机科学技术的一个里程碑。如果把神经元的功能和计算机的功能加以比较，数出各种动武脑子里的神经元的数目，那么，现有办公室个人计算机的智力，至多才相当于一条蚯蚓；战胜了世界国际象棋冠军的“深蓝”计算机的智力，跟一只老鼠差不多。蓝色基因计算机完成以后，计算机的智力才有可能开始逐步接近人的智力水平。 笔者问道：“现有计算机的应用软件程序可以用各种语言编写，蓝色基因计算机有没有程序编写语言？”罗伯巡博士说：“应该有。但是，蓝色基因计算机语言跟现有计算机语言是不同的概念，比如现有计算语言基本上都是以确定性为前提的，而蓝色计算机语言的基础是不确定性；再比如，现有计算机的文件是磁盘和光盘存储，而蓝色基因计算机的文件是基因存储。” 笔者挑战似地追问道：“国际象棋开始的布局是死规定，各个棋子走法也是死规定，死棋子不能再放回棋盘，结局只由一个棋子（King）的死活决定，输掉一方的棋子全部死掉，这些都是确定性。而中国的围棋开始是空白，落子处没有规定，死棋子可以再放回棋盘，最后结局不是由一个或数个棋子的死活决定、而是由排列状态来决定，输掉一方也有活的棋子，那才是不确定性。你们为什么不用中国的围棋做基础研究的试验对象呢？” 斯尼尔博士回答说：“不但在确定性和不确定性的水平方面，而且在计算智力水平方面，中国古老的围棋是世界上最具有挑战意义的计算研究之一，我们完全知道这一点。实际上，中国的围棋也有确定性，例如它的棋子死活法则。这跟蓝色基因计算机的不平衡系统（unbalanced system）区别于现有计算机的平衡系统的道理是吻合的。至于蓝色基因计算机能不能做出色的围棋比赛，我们还不知道，但是，不管是现在的蓝色基因计算机或是将来的别的计算机，我们希望早晚都会去尝试。能够用我们的计算机跟中国围棋世界冠军比赛，是我们攀登科学技术高峰的愿望。” 斯尼尔博士是IBM公司蓝色基因计算机研究项目的主要负责人之一，也是IBM公司研究中心的高级研究员。他所领导的研究组为IBM公司的并行计算机系统（IBM SP scalable parallel system）的多个项目负责，他本人是IBM Message Passing Interface的主要设计人。 这次讲演会是由中国旅美科学技术协会和哥伦比亚大学学生学者联谊会共同举办的。讲演结束后，斯尼尔博士和罗伯巡博士用中国制造的蛇魔方玩具（Snake Puzzle）表演了蓝色基因计算机采用的蛋白质分子卷合成型记忆工作原理。许多与会者兴致勃勃地玩蛇魔方，试图把被破坏了的最简单的卷合成型恢复原状，从三维空间来重复最简蛋白分子的生成过程。一些人成功了，笔者没有成功，始终不能将破坏了的卷合成型恢复原状。当笔者询问能否向他们购买蛇魔方玩具和原理说明的时候，两位专家幽默地笑着说：“我们是专门去迪斯尼乐园买到这套玩具的。蛇魔方是中国人发明的，中国人已经知道了蓝色基因计算机原理，你应该到中国去购买。” [ Last edited by weiwenjie on 2007-4-13 at 13:23 ] |
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