Кодеры за работой. Размышления о ремесле программиста

Сейбел Питер

Аллен: Да, но они все равно излишне локализуют решение. Суть в том, что они точно указывают местонахождение данных. Если вы посмотрите на упомянутые мною языки (Лисп, APL, Фортран, Кобол, Алгол 60), то они не указывали местонахождение данных и как их перемещать, где их размещать в компьютере. В конечном итоге ключевым является значение данных в любой момент.

Сейбел: Но лишь немногие языки, вроде Си или C++, по-прежнему используют указатели в чистом виде. В Java есть сборка мусора, и данные перемещаются. По-вашему, это тоже излишняя локализация?

Аллен: Да. Я убеждена, что есть возможность сделать с данными то же

самое, что мы сделали с вычислениями в мире оптимизации. Мы не очень хорошо умеем управлять данными. У нас нет хороших методов автоматического управления данными - установления местонахождения данных, которые будут использоваться совместно.

В настоящее время ведется много захватывающих исследований в разных направлениях. Но, думаю, не хватает более глобальных, более смелых решений. Многие исследования происходят в пространстве, ограниченном современными реалиями или современными представлениями о проблеме. Ничего не изменится в мгновение ока - уже написаны миллионы строк кода. Но мы должны начать избавляться от оков, вроде “это будет сделано здесь, а вот это - тут”.

Сейбел: Вся ваша профессиональная деятельность во многом была связана с высокопроизводительными вычислениями. Однако, скажем, к 2019 году у каждого ноутбука будет 1000 ядер. Будет ли это означать, что создание высокопроизводительных и пользовательских компьютеров станет одним и тем же? Или с высокопроизводительными вычислениями все всегда будет совсем не так, как везде?

Аллен: Это, наверное, зависит от того, где мы сейчас на этой шкале. Дойти до петафлопсов - текущая задача высокопроизводительных вычислений, и я не знаю, каким образом эта задача будет решена. Естественно, битва за производительность будет вестись с помощью много-ядерности, поскольку ее движущие идеи - сокращение потребления энергии и множество других благих идей, а также решение некоторых задач на уровне элементарной физики.

Поможет решению этих задач и соревновательный элемент. Но использование этого множества ядер переводит проблему из области аппаратного обеспечения в сферу ПО, где, как мне кажется, мы не готовы ни к какому прогрессу. Использовать эти ядра - вот задача, которую нужно решать новым уровням языков. Нам нужно полностью исследовать эту проблему. Но для этого необходимо радикально новое мышление.

Думаю, за эти первые 50-60 лет (ENIAC появился в 1943 или 1944 году) мы создали не только превосходное, восхитительное - просто потрясающее - наследие, но и несколько вещей, от которых нужно избавляться. Чтобы их заменить, потребуется очень много времени, и, думаю, трудно предсказать, как все это будет развиваться. Но это развитие пойдет очень быстрыми темпами, если мы сможем применить новое мышление в нужных местах. Мы знаем, как проводить вычисления на большом объеме данных, но мы понятия не имеем, каким образом передать данные на вычислительные элементы компьютера.

Сейбел: Вы можете привести простой пример того, что понимаете под передачей данных на вычисление - в противоположность тому, что мы сегодня знаем, как делать?

Аллен: Для меня это означает собственноручно управлять данными. По сути, сегодня мы это делаем с помощью ссылок - они передаются посредством аппаратного обеспечения или фундаментальными операционными системами и системами поддержки. Зачастую эти ссылки располагаются на самом базовом уровне.

Сейбел: В том смысле, что возможен указатель внутрь структуры или массива?

Аллен: Да, на его элемент. После чего значение передается - в зависимости от протоколов аппаратного обеспечения

или самой архитектуры - туда, где оно может быть использовано как часть вычислительного процесса.

Но это можно сделать иначе - организовать местонахождение данных в их относительных положениях как объект для оптимизации. Кроме того, зачастую то, что хорошо для одного вычисления, плохо для другого. Какая-либо организация, даже простейших вещей вроде матриц, не годится, если вы пытаетесь получить к ней доступ по-иному. Таким образом, речь идет о противопоставлении сочетания порядка доступа и местонахождения. Возможно, потребуется проделать какую-то работу по разработке архитектуры или аппаратного обеспечения, но мне кажется, что это возможно сделать, если мы вернем ряд функций, касающихся ссылок и адресации, аппаратному обеспечению. Есть компьютеры, где в момент поступления данных в память можно выполнять достаточно много преобразований. Там можно осуществлять преобразование данных.

Скорость вычислений — вот, по большому счету, что важно в высокопроизводительных вычислениях, поэтому мы делаем все для того, чтобы увеличить эту скорость. Загрузка вычислительного утройства - одна из больших задач, стоящих перед нами, но мы никогда не делали ее первостепенной задачей. Мы оставляем ее аппаратному обеспечению.

Сейбел: В своей лекции после получения премии Тьюринга вы сказали что-то вроде: “Мы на распутье, и мы можем этого не заметить. Мы можем пойти не той дорогой и идти по ней достаточно долго”.

Аллен: Да.

Сейбел: А верная дорога, по-вашему, - это вернуться к работе над автоматической параллелизацией?

Аллен: Да, но мы должны заниматься этим с учетом известных сегодня высокоуровневых языков.

Сейбел: А неверная дорога - это поиск лучших путей явного использования параллелизма?

Аллен: Да, думаю, в конце концов мы таким образом лишь усугубили свои проблемы.

Но нам нужны языки более высокого уровня, и, конечно, есть языки, отражающие специфику конкретной предметной области, и есть действительно превосходные методы разработки.

Но мы должны захотеть использовать и эти наработки, и интеграцию систем, не забывая тот факт, что данные поступают отовсюду. Они больше не инкапсулированы внутри программы, кода. Сейчас мы видим немыслимо огромные массивы данных, которые стали доступными. Это цифровые и информационные данные, и они хранятся - и будут храниться - по всему миру, особенно если вы занимаетесь чем-то вроде биоинформатики. И нам нужно создать платформу, возможно, состоящую из множества частей, которая позволит соединить все эти вещи; для этого потребуются, вероятно, совсем другие вычислительные мощности. И рано или поздно нам придется решать проблемы удобства использования и цельности этих систем.

Сейбел: Вы говорите об удобстве для программиста или для конечных пользователей этих систем?

Аллен: Для пользователей. Это ресурс, гигантский ресурс. Также важна цельность корректности этих систем. Не так давно я работала над одним проектом по управлению рисками для Агенства национальной безопасности, и до меня вдруг дошло, что зачастую в высокопроизводительных вычислениях не нужны вычисления со всей возможной точностью. Не нужно использовать все данные, чтобы добиться прогресса в решении задачи. И поэтому в сфере изучения данных проводятся неплохие исследования, как мне кажется, с достаточно неплохими результатами, которые всех устраивают. Многоядерные компьютеры представляются мне прекрасной возможностью по-новому взглянуть на многое.