戰(zhàn)略運算能力(ASCI)及其啟示

〔摘要〕戰(zhàn)略運算能力（Accelerated Strategic Computing Initiative，ASCI），是20世紀(jì)末21世紀(jì)初美國為打造信息處理能力世界領(lǐng)先水平計算機制定且實施的重要戰(zhàn)略。通過深入分析ASCI項目的起源、目的、規(guī)劃、管理原則、實施內(nèi)容、方法手段以及績效，歸納總結(jié)ASCI成功因素，大大提升信息處理能力，進而為知識型員工的網(wǎng)絡(luò)信息行為研究提供借鑒。

〔關(guān)鍵詞〕戰(zhàn)略運算能力；知識型員工；網(wǎng)絡(luò)行為

DOI：10．3969／j．issn．1008－0821．2011．08．001

〔中圖分類號〕G250.2 〔文獻標(biāo)識碼〕A 〔文章編號〕1008－0821（2011）08－0003－04

收稿日期：2011－05－11

基金項目：國家社科基金項目（10BTQ019）、安徽大學(xué)211三期研究生創(chuàng)新項目部分研究成果。

Exploration of ASCI and Its Inspiration

Wang Chuanlei Hu Yaping Ye Chunsen

（1．Business School，Anhui Univesity，Hefei 230039，China；2．School of Management，Anhui University，Hefei 230039，China）

〔Abstract〕ASCI，Accelerated Strategic Computing Initiative，was an important strategy of the United States who leads the world computer technology.Based on an introduction of ASCI with program origin，purpose，plan，management principles，content，method and tool，performance.Success factors were analyzed in order to improve information process ability.Inspiration was for research of knowledge workers of network behavior field.

〔Key words〕ASCI;knowledge worker;network behavior

戰(zhàn)略運算（Strategic Computing），是美國國防部高級研究計劃局（DARPA，The U.S Department Of Defenses Advanced Research Projects Agency）于20世紀(jì)80年代中期提出的概念，其中一個重要方面是確保美國在高性能計算機的信息處理能力方面占據(jù)世界領(lǐng)先地位。戰(zhàn)略運算包含高性能計算機的運算速度和處理能力，目的是最大限度地發(fā)揮高性能計算機的信息并行處理能力。20世紀(jì)90年代初，增強戰(zhàn)略運算能力計劃（Accelerated Strategic Computing Initiative），簡稱戰(zhàn)略運算能力（ASCI）開始實施。戰(zhàn)略運算能力（ASCI）項目作為一個跨部門、多領(lǐng)域、長時間的項目，歷經(jīng)10年建設(shè)，項目取得巨大的成功，有效提升美國的國家戰(zhàn)略、國土安全、科技水平和企業(yè)競爭力。因此，分析ASCI項目組織的管理模式和信息能力，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，對于研究知識型組織的員工的網(wǎng)絡(luò)信息行為具有重要的參考價值。

1 戰(zhàn)略運算能力（ASCI）的概況

1.1 目的和階段任務(wù)

20世紀(jì)90年代克林頓總統(tǒng)執(zhí)政美國，為了保持戰(zhàn)略平衡，應(yīng)對戰(zhàn)爭威脅，下令能源部啟動ASCI，撥款資助國家實驗室、大學(xué)、企業(yè)協(xié)同研制具有戰(zhàn)略運算能力的超級計算機，重點是提升計算機的信息處理能力，能模擬仿真戰(zhàn)略裝備實驗性能，以達到保持威懾能力和國際地位的目的。

ASCI項目設(shè)立兩個目標(biāo)：一是在2010年前開發(fā)出性能高、系統(tǒng)性強、能三維仿真的計算機，以支持大型尖端裝備的性能評價、方案優(yōu)化、流程分析、突發(fā)事件應(yīng)急管理；二是帶動美國計算機及其相關(guān)信息行業(yè)的發(fā)展，推動工業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展。ASCI項目的一個具體目標(biāo)是2004年研制開發(fā)出100萬億次的超級計算機系統(tǒng)及相應(yīng)的算法和軟件，進而開展模擬仿真試驗。為了確保目標(biāo)的實現(xiàn)，ASCI項目劃分為5個階段，分別是研發(fā)1 TereFlop/s（萬億次浮點運算/秒）、3 TeraFlop/s、10 Teraflop/s、30 Teraflop/s和100 Teraflop/s的計算機系統(tǒng)，即每個階段運算能力大約提高3倍，平均每兩年為一個階段，其中前3個階段分別稱為紅色計劃（ASCI Red）、藍色（ASCI Blue）和白色計劃（ASCI White）［1］。

1.2 項目內(nèi)容

ASCI項目的內(nèi)容重點關(guān)注3個方面信息處理問題，即模擬應(yīng)用（simulation applications），計算平臺（computing platforms），環(huán)境（environment）。其中，應(yīng)用是指ASCI計算機應(yīng)用于模擬尖端設(shè)備的工作過程；平臺是指為運行高度復(fù)雜的實體模擬應(yīng)用提供一種更快、更高、更強的信息處理的ASCI計算機平臺，主要是大幅度提升ASCI計算機的信息處理速度；

環(huán)境是指ASCI提供創(chuàng)新性工具實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可視化、可檢驗和分析，這些工具具體包括編譯器、數(shù)據(jù)處理、存儲控制、操作系統(tǒng)、日程計劃和信息交流系統(tǒng)［2］。為了確保3個方面順利進行，ASCI項目同時確立聯(lián)盟（Partnership）作為不可或缺的調(diào)控因素，聯(lián)盟協(xié)調(diào)程度的好壞直接關(guān)系到三者進展。

1.3 組織結(jié)構(gòu)

ASCI項目由能源部負責(zé)，LLNL、Sandia和Los Almos 3個國家實驗室分別負責(zé)各自任務(wù)，形成“One Program-Three Laboratories”（1項目——3實驗室）的組織結(jié)構(gòu)：

（1）執(zhí)行委員會，由3個實驗室和政府部門派遣的高級代表組成，負責(zé)ASCI總體政策和發(fā)展規(guī)劃，目的是確保項目的執(zhí)行得到可靠有效的監(jiān)督。（2）戰(zhàn)略團隊，分別負責(zé)應(yīng)用、環(huán)境、平臺、聯(lián)盟計劃的執(zhí)行，具體由3個實驗室和政府部門派遣的高級代表組成。（3）監(jiān)控者，由政府部門派駐實驗室的聯(lián)邦雇員組成，負責(zé)制定實驗室績效和承包商績效的評估標(biāo)準(zhǔn)，以促進政府機構(gòu)、計算機行業(yè)廠商和大學(xué)相互之間的信息交流。David Nowak認為“One Program—Three Laboratories”創(chuàng)造一種獨特的組織，運作十分有效，是ASCI項目成功的關(guān)鍵策略之一［3］。

1.4 管理機制

為了保證目標(biāo)實現(xiàn)和階段任務(wù)順利完成，ASCI項目進行一系列管理創(chuàng)新。（1）政府與承擔(dān)單位簽訂ASCI項目任務(wù)書，確立ASCI的總方針與政策，規(guī)定ASCI的內(nèi)容范圍和關(guān)鍵問題。（2）編寫ASCI項目的程序開發(fā)指南，明確ASCI項目程序開發(fā)的基本要求，具體涉及程序的基礎(chǔ)理論和各種模型、性能特征、實驗數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)等信息，以及界定項目執(zhí)行的優(yōu)先順序。（3）制定ASCI項目的實施計劃，每年制定1次，確定3個實驗室各自年度任務(wù)［4］。實驗室領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)自己職責(zé)范圍內(nèi)工作業(yè)績信息的衡量和管理，每半年進行1次ASCI項目績效的評估。（4）配備卓越的領(lǐng)導(dǎo)人員。ASCI選擇優(yōu)秀的管理人員負責(zé)項目實施，加強3個實驗室與計算機硬件軟件廠商、政府部門的信息協(xié)調(diào)［5］。（5）搭建ASCI信息交流平臺。通過開發(fā)ASCI網(wǎng)格平臺，保證各個部門和各個組織之間及時有效地進行信息交流，管理機構(gòu)能隨時隨地了解和消除影響合作的障礙，形成各個實驗室員工之間的知識共享機制，推進項目進展。

1.5 實施原則

ASCI項目的實施原則是確保研制成功的計算機擁有戰(zhàn)略運算能力，即具有信息處理能力強、安全性高、可靠性好、持續(xù)改進的特點［6］；性能強，是指ASCI計算機模擬仿真系統(tǒng)能有效分析行為信息和評估性能信息；安全性高，是指ASCI計算機能在復(fù)雜環(huán)境下安全使用；可靠性好，是指ASCI計算機系統(tǒng)具有預(yù)測事故發(fā)生的機制以減少日常維修；持續(xù)更新，是指ASCI計算機系統(tǒng)具有可擴展性，不斷采納新的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和模擬仿真技術(shù)等信息技術(shù)，利用新型生產(chǎn)工藝，解決影響設(shè)施設(shè)備性能、安全、可靠和老化等問題。通過確立實施原則，推進設(shè)施設(shè)備配置、生產(chǎn)和測試工作的順利開展，確保ASCI項目按照計劃進行。

1.6 信息資源管理

在項目規(guī)劃實施控制過程中，ASCI項目高度重視信息資源管理問題，如采用信息流（information flow）的概念分析團隊成員的工作任務(wù)，采用DIKJ（Data、Information、Knowledge、Judgement）模式進行信息分析處理。無論測試數(shù)據(jù)、模擬數(shù)據(jù)，還是生產(chǎn)數(shù)據(jù)，都要經(jīng)歷數(shù)據(jù)——信息——知識的過程，然后通過信息流的方式傳遞到工作組，最后匯總形成決策［7］。

1.7 ASCI項目的成效

通過ASCI項目的推進，不斷開發(fā)和完善超級計算機平臺，大幅度提升計算機的信息處理能力，實現(xiàn)模擬仿真的功能。超級計算機，作為一類信息處理能力強的計算機，主要應(yīng)用于國家高科技領(lǐng)域和尖端技術(shù)研究，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標(biāo)志［8］。ASCI項目各階段研制成功的計算機平臺，這些超級計算機在每年Top500 List中排名均名列前茅，如Blue Gene/L在2004-2008年間一直保持首位［9］。同時，ASCI項目的研究成果還大大推進美國計算機及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，完成預(yù)期的目標(biāo)。

2 戰(zhàn)略運算能力（ASCI）的啟示

2.1 借助“四力”掌控項目的實施

項目時間跨度大，面臨的挑戰(zhàn)艱巨、任務(wù)繁重，參與的組織和人員眾多，綜合ASCI項目的進展和成效，歸結(jié)到一點，是洞察力、領(lǐng)導(dǎo)力、忍耐力、合作力四力的有效整合。（1）洞察力。項目目標(biāo)的前瞻性與實施步驟的循序漸進相結(jié)合。ASCI項目之前，科學(xué)家和工程師們側(cè)重于采用傳統(tǒng)的方式驗證理論，即采用真實的實驗獲取數(shù)據(jù)和驗證理論。但隨著科技進步，迫切需要引入一種新的方法手段進行科學(xué)研究。ASCI項目的首要問題是創(chuàng)新，創(chuàng)造出一種前所未有的新應(yīng)用、新平臺和新環(huán)境，有效改變?nèi)藗冇^察世界與探索世界的方式，即采用計算機模擬實驗過程，敏銳抓住時代前沿技術(shù)的應(yīng)用，反映決策人員的前瞻性。（2）領(lǐng)導(dǎo)力。

當(dāng)決定上馬ASCI項目后，構(gòu)建管理體制，組織有效實施則需要卓越的領(lǐng)導(dǎo)力。ASCI項目打破以往科學(xué)研究項目的組織模式，其領(lǐng)導(dǎo)成員采取從政府、實驗室、企業(yè)以及高等院校等組織進行選調(diào)，領(lǐng)導(dǎo)者必須打造團結(jié)協(xié)作、共享互利的組織文化，充分發(fā)揮知識型員工的能動作用，打破學(xué)術(shù)藩籬，促進信息流動，提升工作效率和工作效能。（3）忍耐力。ASCI項目是一種前所未有的科研創(chuàng)新活動，期間遭遇各種各樣的挑戰(zhàn)和困難，超級計算機的模擬仿真信息技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用是一個長期持續(xù)的研發(fā)過程，需要研究人員持久的熱情和動力。該項目通過年度計劃實施和每半年的績效考核，以及尊重個人價值、消除部門之間壁壘方面激發(fā)研究人員的參與熱情，培養(yǎng)員工的忍耐力，促使項目持續(xù)進行。（4）合作力。ASCI項目的成功離不開組織的有效合作，項目的組織結(jié)構(gòu)權(quán)責(zé)對應(yīng)，有效克服多重領(lǐng)導(dǎo)，同時聯(lián)盟外部的計算機生產(chǎn)企業(yè)、其他聯(lián)邦政府機構(gòu)以及學(xué)術(shù)聯(lián)盟的支持，逐步推進平臺研制的商業(yè)化，獲得更多的資金支持，通過構(gòu)建跨部門的信息交流網(wǎng)絡(luò)，研究人員可以跳出本部門本單位的小圈子，更好地發(fā)揮了集體智慧的作用。

2.2 清晰的組織形式，最大限度促進資源整合形成知識合力

ASCI項目最大的創(chuàng)新是采用資源整合管理的觀點，對ASCI進行整體規(guī)劃和年度預(yù)算管理，建立統(tǒng)一的管理體制，將3個實驗室作為一個整體進行管理，實現(xiàn)跨實驗室的協(xié)作，發(fā)揮3個實驗室的各自優(yōu)勢，有效地克服3個實驗室的惡性競爭，實現(xiàn)競合共贏。ASCI的組織管理機構(gòu)提供一種良性的合作競爭環(huán)境和知識共享平臺，營造一個知識聚合的氛圍，管理模式由“金字塔”轉(zhuǎn)向“扁平化”，避免信息層層傳達而造成的信息失真和信息延遲現(xiàn)象，確保信息交流的安全、及時、有效，吸納國防部等政府領(lǐng)導(dǎo)參與項目進程討論分析，有力地保證具有戰(zhàn)略運算能力的超級計算機的研發(fā)工作的推進。

2.3 明確項目規(guī)劃，有效結(jié)合重點和一般

ASCI項目從一開始就強調(diào)規(guī)劃先行，總體計劃和年度計劃安排合理，詳略得當(dāng)。目標(biāo)明確，內(nèi)容合理，實施原則到位，研究重點優(yōu)先放在程序開發(fā)方面，即系統(tǒng)模擬、關(guān)鍵環(huán)節(jié)模擬和環(huán)境模擬，提高計算機的戰(zhàn)略信息運算能力，突出高端計算，提升開發(fā)應(yīng)用程序的擴展性。

2.4 信息資源管理人員和技術(shù)平臺協(xié)調(diào)

ASCI項目在整體實施過程中，領(lǐng)導(dǎo)人和參與人員采用信息流思想，對信息資源進行生命周期管理，形成形成一套行之有效的行為模型，強調(diào)了思維的決策能力。項目的3個影響因素“Platform”“environment”“applications”和一個協(xié)調(diào)因素“partnership”有機協(xié)調(diào)，Platform是實現(xiàn)信息運算能力提升、成本效益提高、合作創(chuàng)新發(fā)展、支持多樣化應(yīng)用的支撐，environment是應(yīng)用創(chuàng)新方法、實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息可視化的環(huán)境，applications是實現(xiàn)性能、保證安全性、分析材料模型、推進項目進展的具體功能，partnership是促進產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟形成、推進知識共享的有效組織模式。ASCI項目的研究人員各自崗位不同，但信息管理均經(jīng)歷信息搜尋、信息加工、信息分析、信息決策的信息行為過程，積累大量的經(jīng)驗，有利于了解和理解知識型員工的網(wǎng)絡(luò)信息行為模式，提高員工的工作效率和績效，值得今后借鑒。

參考文獻

［1］Christian Mailhiot，The DOE Accelerated Strategic Computing Initiative:Challengesand opportunities for predictive materials simulation capabilities［J］．Journal of Computer-Aided Materials Design，1998，(5):95-107.

［2］Alex R.LarzelereⅡ.Delivering Insight——the history of the Accelerated Strategic Computing Initiative(ASCI)［M］．Lawrence Livermore National Laboratory，2009:171-172.

［3］David Nowak，telephone interview by author，2005，6．

［4］Douglass E.Post，Lawrence G.Votta，Lessons Learned from ASCI［J］．Physics Today，2005，(1).

［5］Berggren，Accelerated Strategic Computing Initiative:Strategic Planning Document 16，1994，8．

［6］Olaf Lubeck，Adolfy Hoisie etc.ASCI Application Performance and the Impact of Commodity Processor Architectural Trends［R］.Los Alamos National Laboratory，1999．

［7］Philip D.Heermann.ASCI Production Visualization Environments［R］.Sandia National Laboratory，1999，(8).

［8］Parker，Ann.Into the Wild Blue Youder with BlueGene/L Science and Technology Review［J］.Los Alamos National Laboratory，2005:23-25.

［9］Hans Werner Meuer，The TOP500 Project:Looking Back over 15 Years of Supercomputing Experience［R］.University of Mannheim Prometeus GmbH，2008，(1)．