美国《引领未来先进计算生态系统:战略计划》(英文)

——PIONEERING THE FUTURE ADVANCED COMPUTING ECOSYSTEM: A STRATEGIC PLAN

作者/编者:美国白宫
作者单位:
创作年代:2020
出处/来源:美国白宫
学科分类:军事法学
所属机构:
文献语种:英文

摘要

2020年11月18日,美国白宫发布《引领未来先进计算生态系统:战略计划》报告[1],设想了一个未来的先进计算生态系统,可为美国继续维持其在科学工程、经济竞争和国家安全方面的领先优势奠定基础。

关键词: 美国 科学工程 科技 计算生态系统 计算机 国家安全

正文

2020年11月18日,美国白宫发布《引领未来先进计算生态系统:战略计划》报告[1],设想了一个未来的先进计算生态系统,可为美国继续维持其在科学工程、经济竞争和国家安全方面的领先优势奠定基础。


该计划以2019年发布的《国家战略性计算计划更新版》的目标和建议为基础,提出了一种以政府、学术界、非营利组织、产业部门共同参与为主的举国方案,明确了4项战略目标和相关机构职责,并确立关键的执行和协调架构来支持和实施这些目标。


1、战略目标


(1)作为国家战略资产的先进计算生态系统。未来的先进计算生态系统将代表跨越政府、学术界、非营利组织和产业界的国家战略资产,将为美国在科学工程包括未来产业前沿建立领导地位奠定基础。该生态系统将成为神经形态、生物启发、量子、模拟、混合和概率计算等新兴技术的试验场,帮助各机构通过协作评估新的技术理念,并促进这些理念的发展和最终转化为实践。


具体而言,需要:联合数据、软件、网络和安全等可作为国家战略资产共同使用的各种能力;满足新兴应用工作流的需求;促进国际软硬件供应链中关键先进计算组件的可用性、完整性和安全性;加速获取创新性计算范式、技术和能力;充分利用政府、学术界、非营利组织和产业界之间以及国际同行之间的交叉协同作用。


(2)稳健、可持续的软件和数据生态系统。支持未来先进计算生态系统的软件必须在确保稳健性和正确性的同时,平衡以下属性:开发、调试和验证的效率;可用性、可重复性、可管理性、可延展性和可持续性;安全、隐私和信任;性能和可扩展性。软件必须能够以多种模式和高度并行的方式运行,对内存和输入/输出进行有效管理,同时还能支持工作流的可组合性和执行。新兴计算技术需要新的算法、计算模型、数据、编程环境和软件栈。


具体而言,需要:确立一个稳健、可持续的软件生态系统;满足新兴软件开发的需求;建立一个稳健的数据生态系统,包括能用于数据实时处理、管理、分析和共享,跨硬件平台和跨地域的数据管理平台;开发、部署、运营和促进可信服务与能力;探索创新的公私合作模式。


(3)基础性、应用性和转化研究。先进计算生态系统的未来发展取决于大胆、紧急和有远见的行动,亟需应对三个关键趋势:一是摩尔定律的放缓,二是数据和人工智能海啸,三是从集中式先进计算资源(即“超级计算机”)向分布式边缘到云的联合计算和数据资源转变。这需要对从硬件设备到系统架构和软件栈的生态系统各层面,以及使它们相连的抽象和工作流程进行全面和创新性探索。


具体而言,需要:确保后摩尔时代的硬件领导力;促进软件与软件-硬件研究;解决日益增长的数据带来的挑战与机遇,将数据成功转化为洞见;增强人工智能(AI)能力;扩展对试验台、原型和科研基础设施的获取与访问;研发能确保硬件供应链安全的技术。


(4)培养一支多样化、有能力和灵活的专业人员队伍。有效利用先进计算生态系统需要培养能够开发工具、操作系统和支持广大用户的熟练专业人员队伍。新一代计算专业人员必须能够快速应对随时变化的需求与挑战,帮助利益相关方和终端用户迁移到新的、敏捷的、更有效的环境中。随着技术、平台和应用的发展,开发和维持一支多样化、有能力和灵活的专业人员队伍既需要在教育机构内也需要在工作中进行培训。


具体而言,需要:创建能实现未来先进计算生态系统目标的多样化专业人员队伍;制定培训、技能提升和技能再培训策略;提供必要的激励机制、职业发展道路和回报机制以留住计算专业人才;建立政府、学术界、非营利组织和产业界之间的协同;以奖学金、学术项目、实习等形式,促进相关的以任务为重的在职培训。


2、执行与协调


(1)领导机构。能源部(DOE)、国防部(DOD)、国家科学基金会(NSF)作为领导机构,将在各自的任务范围内,在与未来先进计算生态系统目标相关的领域开展相互支持的研发工作。它们将与部署机构和基础研发机构合作,加快系统部署和集成。它们将发展劳动力,以支持开拓未来先进计算生态系统,以及开发和交付下一代集成先进计算能力等战略计划的目标。


(2)基础研发机构。国防高级研究计划局(DARPA)、国家情报总监办公室(ODNI)/情报高级研究计划局(IARPA)、国家标准与技术研究院(NIST)作为基础研发机构,将推动基础科学发现和相关的工程进展,以支持未来先进计算生态系统战略计划的目标。基础研发机构将与产学界协作进行研发,并与产业界和部署机构协作实现研究成果的有效商业化,以支持联邦政府的各种需求。


(3)部署机构。国土安全部(DHS)、联邦调查局(FBI)、国家航空航天局(NASA)、国立卫生研究院(NIH)、国家海洋与大气管理局(NOAA)作为部署机构,将开发以任务为导向的先进计算需求,以影响新的先进计算系统、软件和应用设计的早期阶段;与领导机构和基础研发机构合作,加速部署和集成。它们将整合各自任务的特殊需求,并与产学界合作,通过双边参与和信息请求来满足相应的针对性需求。


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备注

文献为PDF格式,语种为英文,共28页。

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