當(dāng)今社會(huì)，人們工作與生活已越來越離不開計(jì)算機(jī)。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代來臨，新的應(yīng)用層出不窮。人們也越來越發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)面臨著以下問題：由于存儲(chǔ)墻、通信墻、I/0墻等問題的存在，現(xiàn)有體系結(jié)構(gòu)下的實(shí)際應(yīng)用性能僅有峰值性能的5%-10%，應(yīng)用性能低；由于采用相對固定配置，用戶無法自主參與計(jì)算資源的配置和計(jì)算過程的控制，多樣性應(yīng)用與相對單一結(jié)構(gòu)之間的矛盾突出。
目前世界上運(yùn)算速度最快的前十臺(tái)超級計(jì)算機(jī)，功耗都十分驚人，有的總功耗接近或超過20兆瓦，相當(dāng)于我國發(fā)達(dá)地區(qū)三線城市的照明用電量。目前，電費(fèi)正成為部分互聯(lián)網(wǎng)公司的一項(xiàng)主要成本。為了就近使用電源，減少能源傳輸消耗，美國著名的搜索引擎公司谷歌在達(dá)拉斯的邊上建立了世界上最大、性能最好的數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心建在水電站附近，當(dāng)這個(gè)數(shù)據(jù)中心全部投入使用后，消耗103兆瓦的電力，其耗電量與瑞士日內(nèi)瓦相當(dāng)！隨著我國互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各類數(shù)據(jù)中心的能耗占我國用電量的比重也越來越大，正面臨“造得起、用不起”的尷尬局面。
那么，計(jì)算機(jī)能不能根據(jù)所接受任務(wù)的不同，自主改變自己的形態(tài)“身姿”，從而達(dá)到高效節(jié)能的目的呢？不久前，“新概念高效能計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)研究開發(fā)”項(xiàng)目在上海通過863計(jì)劃項(xiàng)目驗(yàn)收專家組驗(yàn)收。鄔江興院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)6年潛心研究，提出了一種基于擬態(tài)計(jì)算的主動(dòng)認(rèn)知可重構(gòu)計(jì)算體系結(jié)構(gòu)，研制出世界上第一臺(tái)擬態(tài)計(jì)算原理驗(yàn)證樣機(jī)。
擬態(tài)計(jì)算機(jī)是一種基于認(rèn)知可改變結(jié)構(gòu)的新型結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的處理架構(gòu)，會(huì)根據(jù)任務(wù)、資源、服務(wù)質(zhì)量、安全要求、時(shí)效性等的不同，變換成盡可能合適的結(jié)構(gòu)形態(tài)以獲得高的處理效能。
測試表明，擬態(tài)計(jì)算原理驗(yàn)證樣機(jī)針對若干種典型應(yīng)用的能效比可提升十幾倍到上百倍，同時(shí)，借助擬態(tài)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)可變的思想，科學(xué)家們還提出了擬態(tài)安全的新概念，改變傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)容易導(dǎo)致的病毒、木馬、“后門”、漏洞等肆虐的“生存環(huán)境”，可有效降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。
這種新型結(jié)構(gòu)高效能計(jì)算機(jī)，其設(shè)計(jì)靈感正是來自于自然界最為出色的偽裝大師擬態(tài)章魚。章魚能扭曲身體和觸手，改變身體顏色，至少可以模仿15種動(dòng)物的外表和行為。這和擬態(tài)計(jì)算機(jī)根據(jù)任務(wù)改變“身姿”的做法有異曲同工之妙。