新智元報道
編輯：David 好困 拉燕
【新智元導讀】2021年圖靈獎揭曉！高性能計算先驅、超算Top500創始人之一Jack Dongarra獲獎，獨享100萬美元獎金。
20世紀70年代末，一位阿拉貢國家實驗室的年輕研究員參與編寫了名為「Linpack」的計算機代碼，這段代碼也讓那些被後世稱為超級計算機的系統可以運作複雜的數學計算。
20世紀90年代初，還是這位研究員，和他的同僚們利用「Linpack」，又創造出了一種用于衡量超級計算機能力的全新測試，也就是測試超算每秒能進行多少次計算。
這個人就是Jack Dongarra，2021年ACM圖靈獎的獲得者。
改變世界的計算方式
美國計算機協會（ACM）提名田納西大學教授Jack J. Dongarra為2021年圖靈獎獲得者，以表彰他在數值算法和庫方面的開創性貢獻，他的工作讓高性能計算軟體在過去40多年裡跟上了硬體的指數式改進。
除了一個漂亮的銀碗外，該獎項還包括完全由谷歌資助的100萬美元獎金，這筆錢直接歸Dongarra所有。
Dongarra的算法和軟體推動了高性能計算的發展，并對從人工智能到計算機圖形的許多計算科學領域産生了重大影響。
圖靈獎被稱為 「計算機界的諾貝爾獎」，是目前全球計算機科學領域的最高獎項，獎金為100萬美元，由谷歌提供支援。該獎以現代計算機之父、英國數學家阿蘭·圖靈命名。
Dongarra通過對線性代數操作的高效數值算法、并行計算程式設計機制和性能評估工具的貢獻，引領了高性能計算的世界。
近四十年來，摩爾定律使硬體性能呈指數式增長。在同一時期，大多數軟體性能未能跟上這些硬體的進步，但高性能數值軟體卻跟上了。這在很大程度上是由于Dongarra的算法、優化技術和生産品質的軟體實作的。
ACM主席Gabriele Kotsis表示：
「高性能計算一直是科學發現的一個主要工具。高性能計算領域的創新早已影響了許多不同的計算領域，推動了我們整個領域的發展。Dongarra在引導這一領域的成功軌迹方面發揮了核心作用。」
Dongarra的主要貢獻在于建立了開源軟體庫和标準，這些軟體庫采用線性代數作為中間語言，可供各種應用使用。
這些庫已經為單處理器、并行計算機、多核節點和每個節點的多個GPU編寫。Dongarra的庫還引入了許多重要的創新，包括自動調諧、混合精度算術和批量計算。
Dongarra的開拓性工作可以追溯到1979年，他至今仍是HPC社群中最重要和積極參與的上司者之一。毫無疑問，他的職業生涯配得上圖靈獎對于「具有持久重要性的重大貢獻」的認可。
Jack Dongarra和他的算法
Jack Dongarra自1989年以來一直是田納西大學的大學特聘教授和橡樹嶺國家實驗室的特聘研究人員。自2007年以來，他還擔任過英國曼徹斯特大學的圖靈研究員。
他在芝加哥州立大學獲得數學學士學位，在伊利諾伊理工大學獲得計算機科學碩士學位，并在新墨西哥大學獲得應用數學博士學位。
Dongarra此前就已經榮譽滿身，包括IEEE計算機先鋒獎，SIAM/ACM計算科學和工程獎，以及ACM/IEEE肯尼迪獎。
他是ACM、電氣和電子工程師協會（IEEE）、工業和應用數學協會（SIAM）、美國科學促進會（AAAS）、國際超級計算會議（ISC）和國際工程和技術研究所（IETI）的研究員，還是美國國家工程院院士和英國皇家學會的外籍會員。
現在，Dongarra的論文引用量已經超過了11萬。
過去50年裡，Dongarra一直在幫助推進數值算法和軟體、并行計算程式設計和性能基準測試，這些都是建立超大規模超級計算機所必需的。
今天，小到尋常家庭的筆記本電腦，大到全世界最快的超算上，都有Dongarra傑出貢獻的影子。
在Dongarra建立的開源軟體庫中，包含很多深度技術創新，比如自動調諧、混合精度運算，以及批量計算。
自動調諧（Autotuning）：
Dongarra在2016年的全球超級計算大會上的ATLAS項目中，研究了一種新方法，用于自動找出能生成線性代數核心的算法參數，該線性代數核心在效率上是接近最優的。
這種算法參數一般來說比廠家提供的代碼性能還要好。
混合精度運算（Mixed Precision Arithmetic）：
在Dongarra2006年遞交給全球超級計算大會的論文中，他提出了要「利用32位浮點算法獲得64位精度的性能」。他開創了一種辦法，可以利用浮點計算的多倍精度來更快輸出精确的解決方案。
這項研究慢慢地在機器學習應用中越來越基礎，最近的例證就是HPL-AL Benchmark，它在全球最先進的超算上實作了前所未有的性能。
批量計算（Batch Computations）：
Dongarra開創了一種範式，用來分割開大密度矩陣的運算，在模拟、模組化、資料分析等領域應用非常廣泛。該範式可以将大密度矩陣的運算分成包含更小任務量的更多計算，可以各自獨立地同時運算。
他參與建立的各種标準，包括MPI、LINPACK Benchmark等，為各類不同的計算任務奠定了基礎，如天氣預測、氣候變化，再到分析大規模實體實驗資料等等。
目前衡量超級計算機性能的最權威榜單Top 500，背後的評測軟體算法就是Dongarra開發的。
哪怕抛開剛剛獲得的圖靈獎不算，Dongarra也已經算是功成名就了。而圖靈獎相當于在他的非凡履曆上增添了最亮麗的一筆。
國内專家怎麼看？
Dongarra獲獎的消息公布後，國内多位計算機領域的大佬紛紛表示祝賀，同時提出了自己的看法。
中國科學院計算技術研究所研究員包雲崗表示：「第一感受是驚喜」。
包教授也是個業内大佬。除了研究員的身份，他還是中國科學院大學的崗位教授，中國科學院先進計算機系統研究中心的主任。他的主攻方向就是計算機體系結構和開源晶片方向的前沿研究。
包教授如此激動的原因有兩個。一個是高性能計算這個如此重要的領域終于輪上了圖靈獎。Dongarra這次的獲獎，可以說是高性能計算領域遲到的圖靈獎。
為什麼說是「遲到」呢？
上個世紀同樣有一位在高性能計算領域有突出貢獻的偉大科學家——Seymour Cray。
1958年，Cray設計建造了世界上第一台基于半導體的超級計算機，成為計算機發展史上的重要裡程碑。同時也對RISC高端微處理器的産生有重大的貢獻。
然而可惜的是，1996年9月22日，Cray在一場意外的車禍中重傷不治，于同年10月5日去世，享年71歲。如果Cray教授還在世的話，想必以他的成就，可能也會摘得圖靈獎。
另一個原因是，Jack Dongarra其實是中國高性能計算界的老朋友了。在疫情之前，他每年都要來中國好多趟，穿梭于中國的各個超算中心。國内很多業内大佬都和Dongarra有很深的交情。
Dongarra接受中國小記者采訪
除了前文提到的Dongarra的貢獻，包教授還另外補充了一點，那就是：Matlab的誕生。
包教授講到，「Matlab的起源是什麼呢？新墨西哥大學的Moler教授在上個世紀70年代開發了幾個軟體，其中一個就是Linpack。後來他為了友善教學，才寫了一個叫Matlab的小工具把它們封裝起來。」
而Dongarra的導師正是Moler教授，他博士期間做的工作也正是開發LINPACK。是以從某種意義上來說，Matlab的出現，離不開Dongarra。
包教授總結到：「做難事，必有所得。」
再次祝賀Dongarra教授，高性能計算領域的圖靈獎，雖遲但到！
參考資料：
https://amturing.acm.org/
https://www.nytimes.com/2022/03/30/technology/turing-award-jack-dongarra.html
https://www.zhihu.com/question/525065780/answer/2415726088
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