国防科技大学,计算科学大楼,一號涉密会议室。
    气氛有些微妙。
    长条会议桌的一端,坐著以计算机学院院长周振华为首的一眾教授、博导,他们都是国內计算机领域的顶尖专家。
    而在他们中间,眾星捧月般坐著一个年轻人——刘毅。
    二十六岁的博士生,国际大学生程序设计竞赛(acm-icpc)全球总决赛金牌得主,被誉为国防科大计算机学院近十年来最耀眼的“王牌”。
    他身形挺拔,戴著一副无框眼镜,镜片后的眼神透著一种属於顶尖程式设计师的绝对自信与骄傲。
    会议桌的另一端,主位上,只坐著一个人。
    许燃。
    他穿著军装常服,神色平静地翻阅著手中的项目资料,仿佛对周围这些略带审视和好奇的目光毫无察觉。
    校长吴德光亲自將人送来,简单说了几句场面话。
    就把这个被命名为“『女媧』飞机结冰预测系统”的国家级攻关项目组,连同整个团队的指挥权,正式交到了许燃手上。
    一位应用数学专业的本科生,领导一群计算机科学的博士和教授。
    这画面,无论怎么看,都有点挑战常识。
    周振华院长清了清嗓子,率先打破了沉默,脸上掛著温和的笑容:
    “许燃同学,首先,我代表计算机学院,对你的理论表示由衷的敬佩。
    那篇论文,我们组织全院的教授学习了好几遍,堪称是跨学科的典范之作。”
    他话锋一转。
    “不过,理论转化成工程软体,是另一套逻辑。
    这里面的门道,坑非常多。
    我们今天把你请过来,主要是想让你看看我们这边出的初步软体架构方案。
    你毕竟是理论的提出者,你来把关,我们放心。”
    话说的滴水不漏,客气又周到。
    但潜台词,在场的人都听得懂:理论我们服,但代码我们是专业的。
    你这个“外行”看看就行,点个头,签个字,剩下的就交给我们这些“內行”来干。
    许燃抬起头,扶了扶眼镜,平静地点了点头。
    “好,开始吧。”
    简单的三个字,没有多余的客套。
    周振华对身边的刘毅使了个眼色。
    刘毅站起身,將自己的笔记本电脑连接到投影仪上。
    很快,一幅结构复杂、逻辑清晰的软体架构图,出现在幕布上。
    “许组长,各位老师,这是我根据您的论文思想,熬了三个通宵设计的软体架构。”
    刘毅的声音清亮而自信,他手握雷射笔,红色的光点在幕布上精確地移动。
    “本系统採用目前业界最成熟的微服务架构,分为数据採集、模型计算、结果渲染、系统监控四大核心模块。
    模块间通过restful api进行通信,保证高內聚、低耦合,便於未来独立升级和维护。”
    “考虑到计算的复杂性,核心计算模块我会採用c++编写,並使用docker进行容器化部署,方便在超算集群上进行横向扩展。
    资料库嘛,前期使用关係型资料库mysql存储参数,后期可以引入时序资料库……”
    刘毅侃侃而谈。
    他的讲解清晰流畅,引用的每一个技术名词都是当前计算机领域最前沿最稳妥的选择。
    教科书一般的方案。
    完美。
    在场的几位计算机教授频频点头,脸上露出讚许的神色。
    周振华院长更是面带微笑,自己这个最得意的弟子,果然没让他失望。
    这套方案拿出去,直接就能给一个顶级的软体公司当范本了。
    他看向许燃,等待著对方的讚赏和肯定。
    然而,许燃只是静静地听著,脸上没有任何表情,既不点头,也不摇头。
    会议室里的气氛,隨著刘毅讲解的结束,再次陷入一种古怪的安静。
    所有人的目光,都聚焦在了许燃身上。
    刘毅推了推眼镜,心里有些打鼓。
    这套方案他自信是毫无破绽的。
    这位新来的组长,难道还能挑出什么毛病不成?
    许燃终於动了。
    他站起身,走到会议室前方巨大的白板前,拿起一支黑色记號笔。
    这个动作让所有人都愣了一下。
    “刘师兄。”
    许燃开口了,声音不大,却清晰地传到每个人耳朵里。
    “你的架构很规范,很標准。”
    他先是给了一句肯定。
    刘毅刚想鬆口气,许燃的下一句话,却让他全身的肌肉瞬间绷紧。
    “但这是给『桃宝』、『狗东』这种商业软体设计的架构。
    我们的目標是科学计算,是国之重器,追求的不是高可用、易维护,而是极致,是压榨出硬体最后一丝性能的极致效率。”
    话音落下,整个会议室鸦雀无声。
    周振华脸上的笑容僵住了。
    刘毅的脸色微微一变。
    许燃没有看他们,他转身面对白板,手中记號笔的笔盖被“啪”一声拔开。
    他没有直接说刘毅的方案哪里不好,而是提出了第一个问题。
    “第一个问题,数据结构。
    你的方案里完全没有提。
    我要知道,飞机表面被离散成上亿个网格点,这些数据在內存中如何组织?
    你考虑过cpu的缓存行对齐来避免偽共享问题了吗?”
    “嗡!”
    刘毅的脑袋里像是被狠狠敲了一下。
    缓存行对齐?
    偽共享?
    瞬间刺破了他方案华丽架构的外壳!
    这是只有最顶尖的高性能计算专家,在进行底层优化时才会去死磕的细节!
    对於习惯了应用层开发的程式设计师来说,这几乎是知识盲区!
    他引以为傲的微服务、docker,在这些底层硬体效率问题面前,听起来像个笑话。
    冷汗瞬间从他的额角渗了出来。
    不等他回答,许燃的第二个问题接踵而至。
    “第二个问题,多线程模型。
    你说用c++,无非就是用標准库里的std::mutex或者std::lock_guard来给共享数据加锁。
    但我们的计算场景,是典型的多生產者-单消费者模型。
    每次加锁解锁,都意味著用户態到內核態的切换,会带来多大的上下文开销?
    为什么不用基於cas原子操作的无锁队列?”
    如果说第一个问题只是让他震惊,第二个问题就让他感到了恐惧!
    无锁编程!
    这在程式设计师的世界里,堪称金字塔尖的屠龙之技!
    难度极高,稍有不慎就会导致逻辑崩溃,但一旦成功,带来的性能提升是碾压性的!
    这个搞应用数学的,怎么会对计算机並发编程的底层原理,理解到这种妖孽的程度?
    会议室里,几位教授的脸色已经变了,他们看著许燃的背影,眼神里充满了骇然。
    许燃仿佛没有看到这一切。
    他的声音依旧平稳,提出了第三个,也是最致命的一个问题。
    “第三个问题,算法。
    这是核心。
    我看到你的架构图里,『模型计算』只是一个黑盒子。
    核心的偏微分方程求解器,你准备用传统的有限元法(fem)还是有限差分法(fdm)?
    这两种方法,时间复杂度都是o(n3),面对我们上亿的网格,超算来了也得算到天荒地老。”
    许燃转过身,目光第一次直视刘毅,眼神平静如水。
    “我的论文第十七页,第四节,专门论述了如何引入『快速多极子算法(fmm)』对格林函数进行加速。
    这能將计算复杂度,从o(n3),直接降到o(n log n)。”
    “你……没看到吗?”
    “轰隆!”
    刘毅只觉得天旋地转,眼前发黑。
    看到了,他当然看到了!
    但他根本没看懂!
    他只当那是纯粹的数学理论推导,根本没想过这玩意儿居然能直接转化成工程代码!
    原来,对方论文里那些他以为是“炫技”的屠龙之术,是真的要用来“屠龙”的!
    而自己,捧著金饭碗,却还在用討饭的思路去设计工具。
    三个问题。
    一个比一个深入,一个比一个致命。
    第一个,直击硬体底层。
    第二个,穿透作业系统內核。
    第三个,直捣算法核心!
    层层递进,无可辩驳。
    刘毅被誉为教科书的架构图,在这三个问题面前就像被三拳打穿的纸老虎,脆弱不堪,漏洞百出。
    引以为傲了几年的专业知识,此刻被无情打击。
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    许燃没有再看他。
    转过身去,他手中的记號笔在白板上飞快地舞动起来。
    “哗哗哗——”
    没有复杂的方框,没有繁琐的箭头。
    一个新的架构图,在所有人的注视下,迅速成型。
    它只有一个核心:用红色標记笔圈出来的“fmm solver”(快速多极子算法求解器)。
    所有的数据流、线程池、內存管理模块,都像最忠诚的卫星,紧紧围绕著这个“太阳”运转。
    整个架构简洁优雅,像一个数学公式。
    充满了暴力而直接的美感。
    一切,为了算法服务!
    一切,为效率让路!
    所有里胡哨的、增加通讯开销的东西,统统被砍掉!
    “数据,用结构体数组存储,保证內存连续,起始地址按64位元组对齐。”
    “线程间通信,用我写的一个环形无锁队列。”
    “任务分发,基於空间八叉树分解……”
    许燃一边画,一边解释。
    没有一句废话,每个字都精准地命中工程实践的靶心。
    十分钟。
    只用了十分钟。
    一幅以极致性能为唯一目標的科学计算软体架构,跃然於白板之上。
    整个会议室,死寂一片。
    只有几位老教授越来越粗重的喘息声。
    他们看著白板上的图,再看看许燃的背影,眼神从最初的审视,到震惊骇然,最终化为仰望。
    这是……什么怪物?
    一个人的知识体系,怎么可能同时覆盖应用数学、计算数学、计算机体系结构、並发编程这么多顶尖领域,而且每一个都达到了碾压级的深度?
    这不科学!
    当许燃画下最后一笔,放下记號笔时。
    刘毅呆呆地看著那张图,仿佛看到了新世界的大门。
    脸上所有的骄傲和自信都消失了,取而代之的是醍醐灌顶般的震撼和彻头彻尾的敬畏。
    他终於明白,自己和眼前这个年轻人的差距,根本不是努力可以弥补的。
    是维度上的差距。
    在所有人震惊的目光中,刘毅缓缓站直身体,朝著许燃敬了个礼。
    標准。
    心悦诚服。
    “许老师……我……我明白了。”
    一声“老师”,喊得真心实意。
    从“许组长”,到“许老师”,一词之差,天壤之別。
    前者是职务,后者是传道者。
    整个团队,所有计算机学院的精英们,在这一刻,再无二话。
    许燃转过身,看了看被折服的眾人,脸上依旧没什么波澜,好像只是做了一件微不足道的小事。
    可能,这就是天赋?
    他拿起桌上的项目计划书,淡淡地开口。
    “好,那就按这个方案来。”
    “开始吧。”

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