高性能计算机的关键技术和发展趋势

文章描述:-2022年4月14日发(作者:龙兰英)2001年6月第3卷第6期中国工程科学EngineeringScienceJun.2001V01.3No.6一毒;i髓j;{撤i誊高性能计算机的关键技术和发展趋势金怡濂,黄永勤,陈左宁,桂亚东,100080)漆锋滨(国家并行计算机工程技术研究中心,北京[摘要]介绍高性能计算机的关键技术和发展趋势。简要回顾高性能计算机的发展历史和当前形势,重点讨论大规模并行处

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高性能计算机的关键技术和发展趋势
2022年4月14日发
(作者:龙兰英)

2001年6月

第3卷第6期

中国工程科学

Engineering

Science

Jun.2001

V01.3No.6

一毒;i髓j;{撤i誊

高性能计算机的关键技术和发展趋势

金怡濂,

黄永勤,

陈左宁,

桂亚东,

100080)

漆锋滨

(国家并行计算机工程技术研究中心,北京

[摘要]

介绍高性能计算机的关键技术和发展趋势。简要回顾高性能计算机的发展历史和当前形势,重点讨

论大规模并行处理(MPP)所面临的挑战,包括可扩展性、友善性和可用性。介绍神威高性能计算机及其应用

情况,并对如何发展我国高性能计算机提出一些初浅的看法。

[关键词]

大规模并行处理;系统软件;并行编译;系统效率;可扩展性;可用性

引言

萌芽阶段有代表性的计算机包括1964年的

CDC

6600、70年代初的ASC和STAR一100向量

高性能计算机自诞生以来已走过了漫长的历程,在机、1974年的ILLIAC一Ⅳ并行机。CDC6600被

公认为世界上第一台巨型机,运算速度1

Mflo/s。

STAR一100是世界上最早的向量机,由于研制周

期长,所采用的技术如磁芯存储器等在机器研制完

成时已落后,未能进入市场。ILLIAC一Ⅳ是最早

的SIMD阵列计算机,原计划由4个象限共256个

处理单元组成,实际只安装了一个象限,由于其编

程模式与当时使用的大型机大相径庭,程序员必须

考虑问题的规模如何与固定的机器规模相适应,加

上机器稳定性差,使该机未能得到推广。

1964--2000年的36年中,运算速度从1

Mflo/s提

高到12Tflo/S,高性能计算机不仅在运行速度上

提高了7个数量级,而且在体系结构、软硬件技

术、算法和应用等方面都发生了巨大的变化。现代

科学技术没有哪一项像计算机发展如此迅猛,更新

换代如此迅速。由于科学和工程计算需求的牵引,

以及正在发展的知识经济的驱动,高性能计算机的

发展是永无止境的,提高计算机的运算速度是计算

机发展中永恒的主题。如今,计算机科学家和工程

师们计划在2005~2010年把高性能计算机的运算

速度提高到拍次每秒。实现这样的宏伟目标,决不

是一帆风顺的。当前,高性能计算机突破了太量级

以后,正面临着极其严峻的挑战。

2.2向量机鼎盛阶段(1976--1990年)

1976年Cray公司推出Cray一1向量机,开始

了向量机的发展阶段。在短短10多年中,相继出

现了Cray一2、Cray—XMP、Cray—YMP和Cray

—C90,DEC公司的VAX9000,Convex公司的C

3800系列,NEC公司的SX系列,富士通公司的

VPP系列等。向量机得以发展的原因是向量处理

对提高机器运算速度十分有利,主要表现在:

1)有利于流水线的充分利用,可以缩短周期,

提高主频;

2举世瞩目的30年

在过去的30多年中,高性能计算机经历了三

个发展阶段,即萌芽阶段、向量机鼎盛阶段和大规

模并行处理机(MPP)蓬勃发展阶段。

2.1萌芽阶段(1964—1975年)

[收稿日期]

[作者简介]

2001一01—18;

修回日期2001—03—03

金怡濂(1929一),男,天津市人,中国工程院院士,国家并行计算机工程技术研究中心研究员

万方数据

中国工程科学第3卷

2)有利于多功能部件的充分利用,特别是

“链接”功能增加了并行处理能力;

3)减少了程序中辅助指令条数,缩短了程序

运行时间。

到80年代,出现了并行向量多处理机

(PVP),依靠并行处理,进一步提高运算速度。向

量机成为当时高性能计算机的主流产品,占领了高

性能计算机90%的市场。然而,事物的发展总有

一定的限度。到80年代末,SX一3时钟周期已达

到2.9

ns,时钟周期进一步提高难度很大。Cray一

3机,时钟周期2ns,进度一再推延,样机完成后

难以形成产品。SSI公司研制的SS一1向量机,计

划时钟周期为1ns,也因困难大而中止。

2.3

局面,开始走向大发展。各种新技术层出不穷,如

虫孔寻径技术、微内核操作系统、并行编译等。这

一时期出现了若干代表机型:BBN公司的TC

2000,Intel公司的Paragon,TMC公司的CM一5,

KSR公司的KSR一1,Cray公司的T3D,IBM公

司的SP2等。1996年是MPP的丰收年,推出的

MPP包括:Cray公司的T3Euj,Hitachi公司的

SR

2201,SGI公司的Origin

2000心j,HP/Convex

公司的SPP2000和Intel公司的ASCIRed。其中,

1996年12月宣布的ASCIRed,第一次将运算速

度提高到太次每秒以上。截止2000年11月,世界

上已有18台太次每秒机,其中包括一台商用系统,

7台Linpack性能超过1

Tflo/s。TOP

500旧j的前

MPP蓬勃发展阶段(1990一)

90年代开始,MPP摆脱了多年来徘徊不前的

10台均为MPP,MPP已成为高性能计算机的主流

产品。表1列出了TOP500前5台高性能计算机。

表1

Tablel

TOP

500前5台高性能计算机(据2000年11月TOP500)

computers(from

TOP500TOP

high

performance

Nov.2000)

MPP发展形势

高性能计算的需求是永无止境的,如全球气候

的机器,一台为IBM公司研制的BluePacific机,

另一台为SGI公司研制的BlueMountain机。2000

年IBM公司完成了12

Trio/s的ASCI

White机,

IBM和Compaq公司将于2003年分别完成30

Tflo/S机,预计2004年100Trio/s机将问世(见

表2),2005年IBM公司1Pflo/s的BlueGene专

用机将研制成功。为了解决10100

Tflo/S的关键技

术,DOE推出了ASCI的一个补充计划,即Path—

forward计划15j。该计划拟解决4项关键技术,即:

可扩展互连技术;分布并行操作系统;并行程序调

试和性能监测环境;大容量数据存储技术。

美国国防部(DoD)提出的“高性能计算现

代化计划(HPCMP)”,旨在以高性能计算为手段

将最新的科学技术尽快用于提高武器性能、提高战

斗能力和防卫系统的水平。计划分10个领域,如

计算流体动力学,计算化学和材料科学、大气/海

洋建模和模拟等,都需要更高性能的计算机。

予测、石油勘探、核武器模拟、航空航天设计、人

类基因研究、生物科学研究等均需要更高性能的计

算机。美国能源部(DOE)的ASCI计划是一个很

好的例证HJ。该计划是在全面禁止核试验的情况

下,美国为了保持它的核威慑能力和核垄断地位而

提出的一项“先进战略计算创新”计划。通过AS—

CI计划,美国用计算的方法代替核试验的方法,

以数字方程和三维建模仿真核武器爆炸的效果,确

保现有库存核武器的性能、安全和可靠性,并希望

使库存核武器的寿命远远超过它们的设计寿命。

ASCI计划共投资10亿美元,先后研制5台1~

100

Tflo/s的高性能计算机。第一台是上面已提及

Red,1.8

的ASClTflo/s,1996年宣布,1999年

Tflo/S

升级至3.2Tflo/s。1999年还完成了2台3

万方数据

第6期金怡濂等:高性能计算机的关键技术和发展趋势

从系统结构的分类来看,高性能计算机除了传

统的SMP、PVP、MPP外,还有一些新的动向:

a.定制高性能向量CPU构造PVP系统仍在发展,

日立SR8000是一台高性能PVP系统,在TOP

500前20名中占有4台,其定制CPU采用伪向量

机制实现向量功能,性能为12Gflo/s,是当前商

用CPU性能的10倍。b.由用户购买PC机/工作

站自行搭建的Beowulf系统开始涌现。Sandia国家

实验室搭建的Cplant系统是一个例子。该系统用

商用互连硬件Myrinet将580个Alpha工作站连接

起来,以Linux为操作系统,峰值性能达580

Gflo/s,在TOP500中已排在第84位,该系统正

向1600个CPU扩展。C.采用商用SMP(SSMP)

构造Cluster系统逐步成为较流行的方法№J。为了

区别于Beowulf系统,TOP500将其分类为Con—

stellation,仍然是集的概念。Blue

Mountain属于

这一类型。

MPP关键技术

MPP继续发展的关键技术主要在于以下三个

方面:可扩展性、友善性和可用性。

4.1可扩展性

MPP在规模越来越大时,可扩展性问题突出

表现在体系结构、系统软件和并行算法三个方面。

4.1.1体系结构的可扩展性摩尔定律在今后十

多年中仍将成立,微处理器的内部工作频率越来越

高,加之超标量、超流水线和同时多线程(SMT)

等技术的使用,使CPU芯片性能不断提高。而互

连网络的带宽和延迟很难与结点运算能力相匹配。

此外,用户级点对点的消息传送产生较大的软件开

销,用户的可见带宽比网络物理带宽低。

体系结构的可扩展性直接影响整机系统的效

率。MPP规模越来越大,数千个至数万个处理机

构成一个大系统。系统效率下降的原因除了网络通

信能力与结点运算能力不匹配以外,还因为系统规

万方数据

模扩大后原子操作、锁操作所用的时间也增大。在

大系统中程序的并行部分运算时间缩短,串行部分

运算时间比例增大,也对效率发生很大影响。

解决体系结构可扩展性的关键之一是提高互联

网络的性能,并采用各种降低延迟和隐藏延迟的技

术。ASCI

Path

forward计划将高速互联网络列为

首要难题,投资1000万美元在“千兆位系统网

络”项目上。表3所列指标是为研制10~100

Tflo/S系统必须达到的网络延迟要求,远程存储访

问要压缩到100~200个CPU周期,比当前的网络

通信水平要提高一个数量级。

表3

ASCI

Pathforward计划对网络延迟的要求

Table3ASCIPathforward

requirements

fornetwork

latency

降低延迟的技术是从体系结构、硬件实现和操

作系统方面尽可能减少点到点的传输延迟。相关技

术有:采用NUMA结构或CC—NUMA结构;增

大Cache和本地存储器容量;避开TCP/IP协议,

旁路OS,结点间通信在用户层实现,如VIA和

ST;用硬件实现广播、归约、置换、以及轻量级

全局同步,提高全局操作的速度。

隐藏延迟的技术是借助通信与计算并行、通信

与通信重迭等手段使访存延迟不直接影响结点的计

算,同时充分利用程序的局部性特征进行空间域优

化和时间域优化,将多数远程访问转化为近地访

问,使远程访问的比例减到最小。其方法有:指令

流水;数据予取技术;数据流缓冲机制;多线程机

制;伪向量机制;消息重叠;数据重分布技术;动

态页面迁移和复制技术等。

中国工程科学第3卷

4.1.2

系统软件的可扩展性操作系统面对数万

个CPU或数千个结点的系统,必须设计成可扩展、

可移植、标准化的分布并行操作系统,这是十分困

难的。首先要解决集成的全系统范围的资源分配和

管理问题。面对NUMA结构下极其庞大又分布的

系统资源,资源分配、管理和调度策略将决定系统

中所有资源是否能最充分的利用,系统各部分是否

能最充分的并行,并且为此付出的系统开销能减少

到最小"j。其次要解决大系统中操作系统的层次

化问题,如基本结点内、超结点内和超结点间操作

系统的功能划分和相互协调问题,并解决从最基本

系统到最大系统的元缝可扩展问题。

并行编译器的优化问题,是提高机器效率的另

一个关键问题。并行编译器要对应用程序进行全局

指令流、数据流分析,分析指令相关性和数据局域

性,采用多种优化措施,充分发挥体系结构提供的

功能和特点,获得高效性。当前,高性能计算机走

向消息传送与共享存储相结合的混合结构,给并行

编译增添了新的手段,同时也增加了新的难度旧J。

4.1.3并行算法的可扩展性当前,相关性较强

的问题在并行计算机上求解仍面临许多难题。如高

度稀疏矩阵课题,并行效率仍较低。另一方面,高

性能计算机在今后10年内将发展到(1~10)×

104个CPU,需要将问题分解为具有百万路以上的

并行性,并行计算方法的研究是至关重要的。同

时,要研究适应今后主流体系结构的优化算法,如

何在算法中设法减少通信延迟,采取计算与通信重

叠的措施,以达到高效计算的目的。

4.2友善性

4.2.1提供单一系统映像无论系统多么庞大,

存储器层次、互连网络及I/O系统多么复杂,用

户使用起来都像使用微机一样方便,这就是单一系

统映像的最终目的。单一系统映象的含义包括多方

面,如单一文件系统、单一用户登录结构、单一进

程管理、单一存储空间等。目前在系统规模很大时

解决单一系统映像问题仍是一大难题。

4.2.2人机友好的编程环境它包括高性能并行

编译器和高效的调试环境和性能监测工具。并行语

言需要解决标准化和可移植性问题,今后一个时期

的重点是支持“结点共享”或分层的多级分布共享

时,其调试环境和监测工具的友善性和方便性也是

一大难题,其标准化工作也应予以高度重视。

万方数据

4.3可用性

可用性是在硬件系统可靠性的基础上,借助软

件技术提高系统可用程度的度量。由于硬件元器件

固有的失效率和系统中不可避免的偶发性故障,大

规模并行计算机的平均故障间隔时间已经下降到数

天甚至数小时,可靠性问题变得十分严重。必须采

取更有效的可靠性措施,存储器系统和重要的数据

通路实行全面的ECC校验,其他一些部分采用奇

偶校验或CRC校验。对于消息具有错误后重发功

能,硬软件相配合实现错误后复算功能。分布于全

系统的维护诊断电路能通过状态监测和边界扫描全

面统计和分析系统的故障情况。

在硬件可靠性措施基础上,通过软件进一步提

高系统可用性。如保留恢复功能、动态故障隔离功

能、自动降级运行并在硬故障消除后自动回复的功

能等行之有效的方法,但增加系统设计的复杂性。

综上所述,大规模并行计算机可扩展性、友善

性和可用性的提高,有赖于并行算法、程序设计、

编译技术、体系结构、系统硬件和系统软件等方面

的共同努力。

5神威高性能计算机

由国家并行计算机工程技术研究中心研制的神

威高性能计算机是一个可扩展的大规模并行处理系

统。

5.1概况

该系统采用同构、分布共享主存储器、平面格

栅网体系结构,由主机系统、前端系统、磁盘阵列

系统和软件系统组成。其结构框图如图1所示。主

机系统包括一个可缩放的12×12平面格栅网、96

个运算结点、8个前端结点、16个I/O结点、维

护管理系统和电源系统。每个运算结点包括4个单

元处理机和1个消息处理机,前端系统包括6台前

端机、2个系统控制台,磁盘阵列系统包括16台

磁盘阵列。

运算结点是系统完成运算功能的主体部件。每

个单元处理机由高性能微处理器、片外Cache、

128

MB局部存储器、高带宽内部总线等构成。消

息处理机实现单元处理机与外部的通信和数据传

送,并与单元处理机的运算重叠进行;同时实现运

算结点间的广播、归约等全局操作和轻量级全局

“与”同步;完成一组结点间的数据重分布功能。

存储系统的标准可移植语言。在MPP规模很大

第6期金怡濂等:高性能计算机的关键技术和发展趋势

图1

Fig.1

神威高性能计算机结构框图

Block

diagram

of

Sunwayhigh

performancecomputer

平面格栅网将所有运算结点、I/0结点及前端

结点连成一个有机整体。y方向12个结点中,8

个用于运算结点,4个用于I/O结点及前端结点。

通过X方向的扩展实现不同规模的系统。它采用

Wormhole传输技术,支持结点间的高速通信;支

持网络的分割与重构;支持任意长度消息包的传

输;并具有网络路由容错和数据校验功能。

I/O结点用来管理外存储器系统(磁盘阵列),

提供系统文件服务。I/0结点由高速处理器、存储

器、Mesh网接口适配器和SCSI一2接口适配器等

组成。除磁盘阵列外也可挂接其它具有SCSI接口

的外围设备。

前端系统由前端机网关,前端机(含前端机工

作站、可视化工作站、系统控制台)和周边设备组

成,提供人机交互界面和网络功能。前端机系统的

主体是前端的高性能工作站,它通过接口适配器与

主机系统的前端机网关相连接。一个前端机网关与

一台前端机工作站构成一个前端结点。

软件系统的组成和功能:

・操作系统为自行研制的、采用Mach微内核

技术、并保持与OSF/1系统兼容的分布式并行操

作系统;

・支持多种文件系统及并行I/0;

・交互式和批式作业管理;

・多种目前流行的并行程序设计语言:并行

C、HPF、OpenMP、Java;

・并行程序开发和支持环境:PPME、MPI、

PVM和科学计算软件库;为用户开发并行程序提

供了易于使用、方便灵活、直观清晰、功能丰富的

综合性工具集,基于Motif界面,提供对系统效

率、状态以及操作系统行为的动态监测及系统组合

切割等功能;

・远程用户环境;

・网络安全接入系统;

・分布式数据库管理系统;

・科学计算可视化系统;

・维护管理系统和诊断系统。

5.2特点

神威高性能计算机具有如下特点:

1)采用分布共享体系结构提高系统总体性能

神威机采用分布共享存储体系结构,各类不同的

功能模块通过高速互连网连接起来,支持NCC—

NUMA全局共享。分布式并行操作系统实现全局

协调一致的运行和管理。结构上的分布特性保证系

统可扩展、可分割;逻辑上的共享特性使系统更具

透明性和可编程性。

万方数据

中国工程科学第3卷

2)减少消息传送开销实现高速并行处理采多种优化措施,提高并行程序的执行效率。

6)采用自顶向下分层设计实现系统单一映像

系统实现了单一文件系统、单一IP登入、单一

存储空间、单一任务控制管理、单一资源和系统管

用消息处理机及高速路由器,减少消息传递的延迟

时间和开销。系统提供全局操作和同步机构,提高

了系统的协同操作能力,加速程序执行速度。

3)具有多种编程模式提高系统可编程性同理。提高系统的友善性。

7)实施高密度组装它确保系统性能和可靠时支持消息传送型、分布共享型以及结点共享型三

种并行程序模式,以满足不同用户开发大规模并行

计算程序的需求。

4)设计结构新颖的操作系统支持系统扩展

操作系统采用两级分布式结构和多虚空间多重映射

与主动消息相结合的技术,实现了在分布式共享结

构下操作系统的可扩展性。

5)采用多种优化技术提高系统效率采用相

性神威机大板面高密度的印制板和表面安装技术对

于减少信号传输延迟、提高系统性能起到了重要作

用,同时对系统质量和可靠性起了保证作用。

5.3

应用

神威机为我国高端计算提供了良好的计算平

台,在气象、石油、药物、航空航天等方面获得了

可喜的应用,如表4所示。

关性分析、数据流分析、通讯优化和数据重分布等

表4神威机应用课题一览表

Table

Schedule

of

Sunway’S

applications

稀土高新技术材料设计

再人飞行器稳定性数值计算

从稀薄流到连续流统一算法

高性能并行软件系统并行程序测试

北京大学化学与分子工程学院

国家流体力学实验室

中国科学院软件研究所

投入准业务运行的气象集合数值天气预报是国

家气象局的大型应用软件,在神威机上同时运行

32个样本在国内尚属首次,达到世界先进水平

(美国达17个样本,欧洲达52个样本)。

中科院上海药物研究所的药物分子与生物大分

子相互作用的数值模拟课题,在神威机上使用约

1/4的资源,用40

000

CPU小时实现了青蒿素抗

病反应过程的数值模拟,得到很好的结果。经专家

审查,认为该项目已经达到国际先进水平。

计算机药物筛选软件在神威计算机系统上实现

万方数据

第6期金怡濂等:高性能计算机的关键技术和发展趋势

并行化,这是国内首次将此类软件移植到高性能计

算机上,使得计算机药物筛选的效率提高100多

倍。原来需3个月的工作现在可在1日内完成,因

此可大大缩短新药研究的周期。

石油地震成像系统在神威计算机上的移植和并

行化工作,使三维叠前偏移这一计算量巨大的处理

技术达到实用化。在神威机上用50h完成了200

km2、500万道三维地表数据的叠前处理。同样的

工作,使用32个CPU的SGI

Origin

2000需要900

h以上。

中国船舶工业总公司708研究所2项研究课题

分别是水面船只粘性计算和流场计算。该课题是通

过计算指导船体设计,提高船舶的动力性能,在神

威系统上仅用72PE运算十几小时即告完成。

中国科学院力学研究所的课题是湍流直接数值

模拟,该项目是国家和中国科学院系统的重点科研

项目,以前在国内无法计算。在神威机试算后,获

得了国际领先水平的成果,并显示出神威机很好的

加速比,如图2所示。

万方数据

算法,这些方面恰恰是我国优势所在。b.我国在

高性能计算机的研究方面已取得了很好的成绩,基

本掌握了研制高性能计算机的关键技术。c.自由

软件和公开源码的大趋势为我国自行开发系统软件

和增强安全性提供了良好机遇。

与此同时,要大力提高我国高性能计算机的应

用水平。当前,能在数百、数千个CPU的系统上

运行的应用课题大都处于起步或尚未开发的阶段。

要加强研制单位和应用单位间的沟通和协作。选好

突破口,然后逐步扩展。随着我国高性能计算的应

用向宽度和深度发展,高性能计算机将在更多的领

域得到推广和应用。

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”。我们相

信,只要抓住机遇,努力拼搏,我国有能力在高性

能计算机技术上赶超世界先进水平,为国民经济建

参考文献

[1]Anderson

E,BrooksJ,Grassl

C,et

a1.Performanceof

theCRAYT3E

multiprocessor[A].Proceedings

of

SC97[c3,Nov

1997

[2]Laudon

J,Lenoski

D.TheSGI

Origin:A

CC—NUMA

highly

scalable

ser、,er[A].24th

AnnualInternational

Symposium

on

Computer

Architecture[C],June

1997.

241~251

[3]Dongarra

JJ,Meuer

W,Strohmaier

E,et

a1.TOP500

supereomputer

sites[DB/OL].http://www.netlib.

org/benchmark/top500.html,2000—1

1—03

[4]DOE.Accelerated

strategic

computing

initiative(ASCI)

program

plan[DB/OL].http://www.1lnl.gov/asci—

alliances/pp/001

toc.html.2000—09

[5]DOE.ASCI

pathforward

proiect

description[DB/OL].

http://www.1lnl.gov/asci—pathforward/pf—overview.

html,1997—04—25

[6]Papadopoulo

J.Evolution

in

high—endparallel

comput—

irg:SMP,Clusters

and

MPP

Revisited[DB/OL].

http:/,www.free.bull.fr/OSBU2.0/WP.hep.html,

1998—04—03

Garg

S,et

a1.Achievinglarge

scale

parallelism

through

operating

syStem

resource

management

on

the

Intel

TFLOPS

supereomputer[DB/OL].http://developer.

intel.com/technology/itj/q11998/articles/art一3a(b,C,

……).html,Mar.1998—03—20

code

support

forASCI

blue-padfic[DB/

OL].http://www.1lnl.gov/asci/platforrns/bluepac/paral—

ld.html。2000—10—13

设发挥重大作用。

[7]

[8]u。NL.Paralld

中国工程科学第3卷

Trendsand

Key

Technologies

of

High

Performance

Computers

100080,China)

in

Yilian,HuangYongqin,ChenZuoning,Gui

Yadong,QiFengbin

(National

ResearchCenter

paper

of

Parallel

ComputerEngineering&Technology,BeOing

on

[Abstract]This

current

focusesthetrendsof

high

performancecomputers.After

reviewing

the

history

and

situationof

high

performancecomputers,key

technologies

of

massively

parallel

are

processing(MPP)in—

eludingscalability,friendliness

and

availability

its

applications

is

presented.

are

discussed.Then

on

SUNWAY

high

performancecomputer

and

brieflyintroduced.Finally

the

viewpoints

developing

high

performancecomputers

inChina

[Key

words]

availability

massively

parallel

processing;system

efficiency;systemsoftware;parallel

compiling;scalability;

中国电子学会成立电磁波波速专家工作组

[本刊讯]为跟踪国际科学界的发展,为我国电子科学技术注入新的活力,中国电子学会学术工作委

员会决定在学术工作委员会下设电磁波波速专家工作组。其任务是:搜集整理有关信息,通过学术讨论会

等方式作出分析研究,交流国内科学家的有关工作,定期写出报告供本会及国家有关部门参考。该专家组

挂靠在中国科学院电子学研究所的“高功率微波与电磁辐射开放研究实验室”。聘请北京广播学院黄志洵

教授任组长,中科院电子所宋文淼研究员任副组长。2001年4月21日,举行了工作组成立会,中国电子学

会副理事长沙踪教授出席会议并讲话。

同日召开了第一届电磁波波速研究学术会议。

会议听取了8个学术报告。首都师范大学耿天明教授的报告题为“超光速存在的理论依据”,认为物质

可分为三类固有属性不同的形态——实物(静质量mo为实数)、光(mo=0)、虚物(rno为虚数),它们不能通

过加速或减速而改变形态,只能在一定条件下变换身份。虚物有奇异性,常规条件下被发现的概率低。超

光速可涵盖在相对论中,亦不与因果律冲突。用“父子佯谬”批评超光速是荒唐的,相反,如实验室发现超光

速存在则因果律要修正。总之,量子力学是支持超光速的。北京广播学院黄志洵教授的报告题为“负能量

问题——超光速研究的重要方向”,指出自从P.Dirac的负能态理论提出,到现在负能已不再是计算中的辅

助手段,而已成为实在的物理概念,用在宇宙学研究、Casimir力测量、零点能探索、超光速研究等领域。首都

师范大学沈京玲副教授报告了“超慢光速研究的进展”,介绍了EIT(电磁诱导透明)技术,用nK级温度钠原

子气减慢光速,用热(360K)铷原子气减慢光速,使光速停下并储存起来等国外高科技的情况,指出这些进展

与超光速、量子相干通信研究有关。今年1月PRL连续两期刊发了“零光速”文章,谈到用EIT使光脉冲停

止,其中就包含了“负速”问题,值得注意。信息产业部电子12所邬显平研究员报告了“传输系统特性对电

磁波波速测量的影响”,他指出,我们对相对论的正确态度是改善而不是推翻;此外,对已公布的超光速实验

或我们计划做的实验要严格检查、监控、分析;光既是粒子又是波,无人能做单光子测速实验,只能做脉冲传

播速度实验,脉冲频谱复杂将给实验带来问题。……此外,军事医科院焦克芳研究员报告了“对王力军超光

速实验的思考”。UTStarcom公司(中国)高山高级工程师报告了“实现信息超光速传输的一种可能途径”。

北京石油化工学院董晋曦教授报告了“对光速不变性原理的思考”。北京大学陈徐宗教授报告了“超光速、

超慢光速研究中的若干问题”。

在讨论中,中科院电子所宋文淼研究员认为,光既是最简单的又是最复杂的;对光本质的认识、研究过

程永远不会停止和枯竭,并且意义重大。中国计量院沈乃潋研究员认为,爱因斯坦狭义相对论中包含光速

不变、光速不可超越这两点,但他在1955年去世;1960年发明了激光,目前有的实验是用受激辐射增益介质

做的,未来,突破他的框架是有可能的。中国科学家应力争在5年内做出些成绩来,“电磁波波速工作组”的

成立是个有利条件。清华大学李宗谦教授说,本次会议气氛热烈,学术交流收获很大;目前麦克斯韦方程组

也面临改进问题,要深入探索;一些基础实验,即便未做成功,失败了,也会有副产品,会有新收获、新认识。

北京广播学院司重生教授说,爱因斯坦理论即使面对宏观世界也已出现一些困难,如黑洞方面;他的理论没

有负物质、负能量的考虑,这些都是在他以后的发展。

波速工作组组长黄志洵教授说,亘古以来,谁曾想过人类能使光在原来速度(真空中光速c)的基础上加

快,或者大大变慢甚至完全停下来不再运行?谁曾想过光的折射角度可以与Snell定律的方向相反?但是,

这些事情在世纪之交的时候都实现了。自然的神秘和人类智慧的奇妙令人惊叹不已。在这种形势下中国

科学家要有时代感、紧迫感;要争取实验经费方面获得支持,做出创新的工作,才无愧于作为伟大中华民族

的一员。

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发布时间:2022-04-14 10:34:18
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