概述

　　在过去100年间，高端IBM 机器一直排在世界上最强大的机器之列。在IBM Blue Gene于2004年推出时，它是最强大的超级计算机，而且也具有最高的效率，其能耗和占地空间仅是其它超级计算机的一部分。

▲

　　Blue Gene-超级计算机

　　此短片介绍了Blue Gene的强大能力。

▲

　　Blue Gene 的推出标志着高性能计算的新时代的到来，是 IBM 悠久传统的延续。Blue Gene 是与位于加利福尼亚州的美国能源部 Lawrence Livermore 国家实验室联合开发和制造的，其初衷是帮助生物学家观察以前无法看到的蛋白质折叠和基因发展过程。其名称也来自于此。

　　从工程设计角度讲，指导原则虽然简单，但具有创新意义：即以更少的投入获得更高的产出。当一小组 IBM 工程师和科学家在 1999年开始开发 Blue Gene®/L 的原型时，他们希望摒弃当时的超级计算机设计方法。几十年来，超级计算机已经定义了高性能计算和通信的最高水平;但是，如果其架构保持不变，这些机器很快就会需要一个足球场那么大的面积才能容纳得下。更糟糕的是，它们会消耗一个中型城镇在一年内的电量，而且需要更多的电力防止过热。

　　Blue Gene 是 IBM 推出的一个耗资 1亿美元、为期 5年的开发项目。第一台 IBM Blue Gene/L 的设计采用了数千个低功耗、低发热量的处理器，在位于明尼苏达州罗彻斯特的 IBM 实验室制造完成。2004年 9月 29日，新机器超越 NEC 的Earth Simulator，成为世界上最快的计算机。

　　尽管 IBM 以前的性能冠军 IBM Deep Blue®采用 32个处理器，并且能够每秒计算大约 2亿次潜在的象棋棋子移动，在 1997年与象棋大师举行的六场比赛中获胜，而Blue Gene/L 采用 131,000个处理器，常规情况下每秒可处理 280万亿次操作。一位科学家用计算器必须不间断工作 177,000年才能完成 Blue Gene 在一秒内即可完成的操作。Blue Gene/L 还因其采用 Linux® 操作系统和支持开源应用程序的开发而引起广泛关注。

　　也许比速度更重要的是Blue Gene/L 凭借其小体积和高效率而使超级计算经济发生了革命性变化。每个 Blue Gene 机架包含 1024个双处理器节点，占用的空间大大减少。处理器采用极小型化的设计，在单个微芯片上可容纳 32个处理器。

　　Blue Gene/L 是超级计算机发展历史上的里程碑，但其真正的工作刚刚开始。接下来，IBM 研究人员开始探索可在系统上运行的大量应用。计算机的速度和扩展性使大学、政府机构和商业研究实验室能够解决大量复杂的问题。领导者也可以做出更明智的决策—不仅在生命科学领域，而且包括天文、气候、药品开发、宇宙学和其它多个领域。

　　2009年 9月，美国总统奥巴马向 IBM 和 Blue Gene 超级计算机家族授予美国国家科技创新奖章，这是全国声誉最高的奖项，以奖励取得技术成就的领先创新者。Blue Gene/L 高能效的设计和计算模型的影响力目前涉及整个信息技术行业。

　　在绘制人类基因图谱，调查治疗方法，模拟放射衰减，复制智能，驾驶飞机，鉴别肿瘤，预测气候趋势和探明化石燃料方面，Blue Gene 系统已经提供了全面的帮助。它在将来会取得更多进步。2007年，该家族的第二代 Blue Gene®/P 推出，它比 Blue Gene/L 的性能提高近三倍，立即成为当时具有最高能效且最省空间的计算设备。

　　2011年 2月 8日，IBM 宣布与位于伊利诺伊州芝加哥附近的美国能源部 (DOE) Argonne 国家实验室共同推出万万亿次的 Blue Gene/Q 超级计算机 “Mira”。Mira 的设计在设计超高能效的电动汽车电池、了解全球气候变化、探索宇宙的演变等方面实现了巨大的进步。IBM 不断探索非常先进的高性能计算，致力于持续改变研究和科学的开展方式。

　　目前，据最新的超级计算“Green500 List”指出，世界上 20个能效最高的超级计算机中的 17个都基于IBM的高性能计算技术，包括 Blue Gene/Q 在2010年 11月被Green500.org 评为“世界上最绿色的超级计算机”。其它具有类似架构的 Blue Gene 机器在世界最快的计算机 500强中一直名列前茅。

　　促进世界转型

　　过去，超级计算机性能和速度的提高也意味着空间要求和能耗的增加。IBM® Blue Gene/L® 超级计算机是一种体积小巧的机器，采用高能效的设计提供了前所未有的性能。

▲Lawrence Livermore 国家实验室中的Blue Gene/L

　　位于加利福尼亚州的 Lawrence Livermore 国家实验室的技术员安装了世界上最强大的计算机——IBM Blue Gene/L 超级计算机。

　　自从 2004年推出后，Blue Gene 超级计算机系列已经得到普遍应用，影响着许多行业和不同的项目。其速度和扩展性使商业和科学界能够处理大量的复杂问题，并做出更明智的决策—不仅在生命科学领域，而且包括天文、气候、模拟、建模和其它多个领域。在绘制人类基因图谱，调查治疗方法，模拟放射衰减，复制智能，驾驶飞机，鉴别肿瘤，预测气候趋势和探明化石燃料方面，Blue Gene 系统已经提供了全面的帮助—比实际完成这些任务所需的时间和资金都更少。

　　“这种技术为民用工业和商业极为感兴趣的大量应用领域打开了大门，例如生物和其它生命科学。美国高性能计算的未来将从这些领域的同步发展中大大获益。”

　　David Nowak

　　ASCI 计划主管，Lawrence Livermore 国家实验室

　　“IBM 和能源部 NNSA 共同扩展 IBM 的 Blue Gene 研究项目的范围。”IBM 新闻稿

　　2001年

　　“计算机和信息技术的突破目前在生科学领域创造了新的前沿。有朝一日，您将能够进入医生办公室，让计算机分析一份组织样本，识别折磨您的病原体，然后即时地给出最适合您的病情和个人基因标记的治疗方案。”

　　Paul M. Horn 博士

　　IBM 研究院高级副总裁

　　“IBM 宣布投资 1亿美元推出研究项目，制造世界上最快的超级计算机。”IBM 新闻稿

　　1999年

　　“纽约 Blue 将用于大型计算项目，以提供股票市场的贝叶斯先验信息(Bayesian Prior)。它提供了一个全局的视图，为您提供大量的数据和处理能力。”

　　James Glimm

　　Stony Brook 应用数学和统计学系卓越教授和系主任

　　“大学将 ‘Blue Gene’ 机器放置在云中，帮助完成对冲基金交易。”Information Management Online

　　2010年

　　“气候变化研究是一个与政策相关的领域，需要更强大的计算机，用于处理地球系统的复杂模型。在其它领域，例如提高天气预报能力、预测有毒污染物流动和空间天气，Blue Gene 这样更快、更高效的超计算机对于美国科学家在地球科学研究领域处于最前沿至关重要。”

　　Tim Killeen

　　全国大气研究中心主任

　　“NCAR 选择 IBM 超级计算机”，大学大气研究联盟 (UCAR) 新闻稿

　　2005年

　　技术突破

　　2004，IBM Blue Gene 计算机成为世界上最快的超级计算机，以小体积、低功耗设计提供了前所未有的高性能。Blue Gene 超级计算机采用 Linux® 软件和嵌入式芯片系统 (SoC) 技术，大大降低了高扩展性系统的体积和成本，同时显著提高了性能。五年后，Blue Gene 项目被美国总统奥巴马授予美国国家科技创新奖章。

　　IBM Blue Gene/L 计算机与位于加利福尼亚州 Livermore 的 Lawrence Livermore 国家实验室 (LLNL) 合作开发。在Blue Gene/L 超级计算机于 2004年推出时，其理论最高性能为 360 TFLOPS(每秒一万亿次浮点运算)，在 Linpack 基准测试中得分超过 280 TFLOPS。2004年 9月 29日，它超越 NEC 的 Earth Simulator，成为世界上最快的计算机。

　　经过 2007年的升级，Blue Gene/L 计算机的性能提高至持续的 478 TFLOPS 和最高的 596 TFLOPS。同一年，第二代 Blue Gene 超级计算机 Blue Gene/P 推出。它的性能比 Blue Gene/L 高出近三倍，成为能效最高且最节省空间的计算系统。

　　之后，在2011年 2月，IBM 宣布为位于伊利诺伊州芝加哥的 Argonne 国家实验室推出下一代 Blue Gene 超级计算机，名为 “Mira”。Mira 是达到前所未有的万万亿次运算能力的 Blue Gene/Q 超级计算机，预计将于 2012年上线运行，并且供全球各地的行业、学术机构和政府研究机构的科学家使用。

　　Blue Gene 的设计采用许多小型的低功耗嵌入式芯片，每个芯片能够通过系统内的五个专用网络相连。例如，包含 65,000个节点的 Blue Gene系统连接成为一个64 x 32 x 32 的三位环网，使其容易构建大型系统。它采用模块化设计，其中的“机架”可随着要求的提高而增加。

　　除了速度和扩展性之外，Blue Gene 超级计算机还实现了能效的突破。随着 Blue Gene 计算机的推出，IBM 显著降低了计算系统的物理体积和能源需求，而这个系统的处理速度需要一个能够为数千个家庭发电的专门发电厂。

　　Blue Gene 高能效设计和计算模型的影响涉及整个 IT 行业。目前，据 Green500.org 2010年 11月发布的超级计算“Green500 List”指出，世界上 20个能效最高的超级计算机中的 17个都基于 IBM 的高性能计算技术，包括被评为“世界上最绿色的超级计算机”的 Blue Gene/Q。

▲为小空间而设计

　　Blue Gene 超级计算机的独特包装允许将四个机架紧密地装配到一个具有较高空间利用效率的系统中。

　　IBM Blue Gene/L芯片

　　为Blue Gene/L 超级计算机提供计算能力的一个芯片可容纳 32个处理器。

　　文化影响

　　在准备 2010年世界国际象棋锦标赛时，象棋大师 Veselin Topalov 花时间研究安装在保加利亚首都索非亚并由保加利亚科学院和索菲亚大学运行的 Blue Gene/P 超级计算机。由于没有用于该超级计算机的象棋软件，Topalov 雇用了计算机工程师修改现有的象棋程序，使其能在超级计算机上使用。

　　保加利亚Blue Gene/P超级计算机

　　Topalov 使用的这台 Blue Gene/P 计算机于 2008年 9月 9日在保加利亚安装完成。2010年，三名保加利亚学生在三场快棋比赛中对抗 Blue Gene/P 计算机。计算机赢了两场。

　　“在我准备比赛的过程中，我和经纪人 Silvio Danailov 决定接触一些非标准的事物，并寻求更多的资源增强我的优势。结果证明有这种可能性。我们发现保加利亚有一台世界上最强大的超级计算机— IBM 的 Blue Gene/P。由于计算机和象棋软件是现代象棋大师准备比赛的必要部分，因此，我们决定采用这台机器的强大计算能力。”

　　Veselin Topalov

　　象棋大师

　　“Topalov 采用超级计算机 Blue Gene P 参加训练”。Chessdom.com

▲