27. 太空计算

苏逸杨在来这里之前，根据之前邮件交流中阿兰教授又要看简历，又要约面谈的架势，他以为会是接近于公司面试般的考校。然而事实证明他想多了，教授真的只是想给他讲一讲实验室的背景，以及见一见他本人而已。

　　白发苍苍的阿兰教授说到实验室时，蓝色的眼睛里闪着光，就像炫耀自己成果的孩子一样，充满着热忱和骄傲。

　　“CSRC并不是一个单独的实验室，而是一个联合组织，德克尔的这间实验室是牵头人，而其他参与者共计有15所大学，包括弗罗里达大学、宾州州立、弗吉尼亚理工等等。主要资金来源是联合国自然科学研究基金和多达上百个的合作公司，其他合作方包括NASA、学园都市宇航局等…”

　　“我们这些做计算机科学家，硬件上一直在致力于两件事——如何让电路板跑得更快，以及让电路板更加稳定。对于后者，大多数人可能不以为然，因为我们日常使用的硬件似乎已经足够稳定了。但是如果要把问题的前设条件换成是在太空中运行的计算机，那么一切都会不一样。”

　　“因为太空运算需要面临很多在地面上完全不需要考虑的问题。”

　　“首先是震动。如果你的手机在走路时，不小心掉在了地上，它会承受一次震动。但是这种震动相比于火箭发射时的震动实在是微不足道。而每一块发射上天的组件，都要依靠火箭送上去。我们要保证经过这样的剧烈高频震动后，电路板依旧能正常工作。每一次火箭发射都代表着以亿为基本单位的资金消耗，而如果因为电路板问题导致了任务失败，损失是我们难以承受的。”

　　“其次是温差。我从小在美国的弗罗里达长大，那里一天的昼夜温差总是在10华氏度以下；等我去卡内基梅隆大学求学时，却发现匹茨堡一天的昼夜温差可能达到30度，而且甚至有时候前一天还在穿短袖，第二天就开始下雪，导致我到那里的第二周就感冒了。而太空中遇到的问题只会更多，因为从地球暗面到阳面的温差可能高达上百度。你的电路板需要能在剧烈变化的温度中继续运行。”

　　“再然后是真空。真空对电子元件来说不算什么，它们又不呼吸。然而你们在打游戏时机箱里呼呼转的电扇就遇到麻烦了。因为如果没有空气，我们直接失去了最直接也最有效的散热方式。”

　　“而最困难的挑战来自于宇宙中的辐射。辐射可能导致板子直接坏掉，但更通常的情况是导致一个比特从高电位跳到低电位，或者反过来从低到高，再或者跳到不高不低，难以被解读的模糊电位。”

　　“如果你足够幸运，那么这也许仅仅是无关紧要的一个比特，比如某块显示屏上的某一个格点的红值减少了1/256，或者空调的目标温度上调了0.0001度，那根本无关痛痒，你甚至根本察觉不出来；或者这也可能是你用不到的一个比特，就像你手机里面的存储空间往往总是留下至少1/3没有被使用；然而同样有可能的是，这个比特是正在使用的关键的比特，比如program counter——如果这个变量出错，你的程序一定毫无意外地会崩溃。如果最终的结果是一个直接的seg fault或者别的什么报错，还算是比较乐观的情况，因为航空航天的电脑系统总会有备份系统，还可以快速重启。但是如果它改写了什么地方的数据，然后把所有东西搞成一团糟，却没有报错也没有人意识到它出了错，任由他继续运行，那才是真正的麻烦。”

　　“最后是能源。地面上的超级计算机阵列，耗电基本都能达到10MW以上，仅仅每年电费的开销就能高达百万美元。而在太空，能源比地面宝贵了不知多少倍，毕竟我们不能指望太阳能板供给多少电——太空核电站目前还未能成为我们的选项之一。”

　　“所以说，这是一个极具挑战性的领域。当你们习惯了解决太空这一个难缠的对手之后，如果你继续留在这个领域，那么日渐兴起的火星开发和商用空间站等项目都会是你一展拳脚的舞台；而如果你打算回到普通的计算领域，那么你会发现没有高温差没有高辐射，也没有高震动可以用电扇的地球，那简直就是电路板的天堂……”

　　“我看过你之前的简历，看起来你在走偏软件的发展方向？事实上我们的实验室确实有许多软件相关的项目。比如说，卫星和空间站与地球通讯的带宽是有限且珍贵的，如果是实时对地面的监控，比如说高度细节化的气象云图之类，直接将数据传输回来是非常昂贵却并不十分必要的。而如果我们能用空间站和卫星上运行的程序提前做出预处理来减少数据量，甚至用机器学习等方式筛选出值得注意的以及我们可能会感兴趣的部分，再进行传输，效率就会高很多……”

　　——————————————

　　直到最后，阿兰教授也没有考校苏逸杨任何具体的知识，哪怕询问他之前做过的项目和研究也并不涉及细节，仅仅是想确定他的兴趣和方向。

　　谈话在舒适而轻松的节奏下结束，阿兰教授最后表示会通知手下的一个研究生和一个博士，这两位会负责带他入门以及教授基础的知识，方便接下来的工作。

　　本科科研项目有了着落，苏逸杨走出办公室时心情还是比较兴奋的。太空计算毕竟是一个比较酷的领域。日后如果能说起自己写的代码，正随国际空间站在荒芜孤寂的深空中运行，也是非常有逼格的。

　　提到太空运算的困难，他不禁又一次想起了十年前在科学界沦为笑柄的，将超级计算机直接发射到太空的计划。

　　苏逸杨在很久之前就知道将动辄占地几百上千平米的超计算机发射到太空不太现实。而经过这一番谈话，他对于当年学园都市的计划有多么糟糕有了更清晰的了解。

　　相比于地面上的常规计算机，应用于太空的计算设备显得又大又重又慢，这是为了适应极端恶劣的外太空环境而做出的牺牲。虽然稳定性极强，但是这种计算机在算力上毫无优势可言。在成规模的太空城建设出来之前，用暴露在恶劣的太空环境下的计算机进行巨量关键运算无异于自找苦吃，完全有违使用超级计算机的初衷。至于那饕餮巨兽一般的耗电量如何满足，以及靠那小得可怜的带宽如何与地面进行海量数据传输，这种种问题每一个都如同天堑，斩断了这个设想的实用价值。

　　在苏逸杨的固有印象中，太空超级计算机计划是学园都市最大的黑历史，但却不是唯一的黑历史。有着各种奇葩研究项目的学园都市，在诸多科研城市中就像一个怪胎。虽然有着极其庞大的资金和还算雄厚的技术实力，但是相比较于其他国家技术中心在预算规划上的井井有条、严谨合理，学园都市盛产奇怪的、疯狂的、甚至是愚蠢的项目，行政管理体系和各个研究所之间的联系也非常凌乱。

　　据说，学园都市的理事长亚雷斯塔本人没有受过系统的自然科学教育，也并未受过任何专业的科研训练。外界推测学园都市的独特乱象与此不无关系。

　　而哪怕如今经过数次理事会的改组和管理层的变动，学园都市在明面上的管理逐渐规范化，科研上也正渐入佳境，但在不为人知的角落里，恐怕也仍有各种稀奇古怪见不得人的实验和项目仍在继续进行。这一切种种最终造就了学园都市这个各国中最乱，也最有趣的科研城市。