游戏业助力医学研究抗击疫情?PS3 玩家:这集我们以前见过

游戏

04-17 11:05

眼下,新冠肺炎疫情正肆虐全球。在这段时间内,电子游戏行业也难免受到疫情冲击,但它选择以一种特殊的形式来协助人们对抗病魔。

近日,世界卫生组织协同多家知名游戏厂商(包括动视暴雪、Riot Games、Zynga、Unity、Kabam 等)联合发起了名为「#PlayApartTogether」的活动,他们在热门游戏里加入各类在线活动、奖励和特殊事件,鼓励玩家以在家玩游戏的形式加入居家隔离。

与此同时,还有不少游戏厂商主动借自家的游戏作品组织起相关的慈善募捐和抗疫知识科普。此外,游戏厂商和玩家还充分借助其它特殊途径为抗击疫情做出贡献。

比如,最近显卡芯片巨头 NVIDIA 号召玩家加入分布式计算项目 [email protected] 针对新冠病毒的研究,成功吸引了数十万 PC 玩家踊跃参与,他们贡献出的总算力甚至超越了全球最强超算「顶点」(Summit)。

▲ Riot Games 的相关公告

[email protected] 是由斯坦福大学化学系「潘德小组」(Pande Group)于 2000 年发起的一个公益性质分布式计算工程。通俗来说,[email protected] 可以被简单理解成一台架设于互联网上的超级计算机,它的算力直接源自项目志愿参与者的 PC 或其他节点终端所贡献出的富余 CPU 或 GPU,目的是研究蛋白质折叠异常引发的相关疾病,如癌症、帕金森症、阿尔茨海默症等。2007 年,[email protected] 被吉尼斯世界纪录认证为世界上最大的分布式计算项目。2020 年 2 月底,潘德小组正式宣布将新冠病毒列入研究对象。

重点在于,对很多 PS3 玩家而言,[email protected] 项目是他们的「老相识」,这说来是一个有点久远的故事了……

缘起

一切还得从 2001 年说起。当时,索尼的重磅级主机 PS2 发售已经一年,喜人的成绩令索尼决定开展下一代主机的相关工作。索尼游戏部门对 PS3 寄予了相当大的期望,「PS 之父」久多良木健希望将 PS3 塑造成「终极家庭娱乐设备」,要实现这个愿望,PS3 必须具备澎湃的性能。换言之,一颗强劲的「心」对于 PS3 是不可或缺的。

▲ 当年踌躇满志的久多良木健

考虑到这些,索尼特地找到芯片领域的两位巨擘——IBM 和东芝,三方协议组成联盟,共同开发一款高性能处理器——Cell(字面意思为「细胞」)。

Cell 处理器由 1 个单核主处理器 PPE 和 8 个专职浮点运算的协处理器 SPE 构成(Cell 原计划搭载 6 个 SPE,久多良木健以日本民俗文化中数字「8」远比「6」更吉利为由,力排众议,强行要求研发小组将 SPE 总数提升至 8 个)。其中,Cell 的主处理器 PPE 可以被视为一颗精简版的 PowerPC 处理器,性能堪堪相当于当时已经问世数年的奔腾 4 处理器,但是,Cell 的协处理器 SPE 综合浮点运算能力相当惊人,每秒可执行高达 2560 亿次计算。此外,Cell 原生对并行运算和分布式运算有极为良好的支持。

▲ PS3 的心脏

Cell 的强劲性能令索尼对 PS3 的前景充满信心,久多良木健豪言:「一定数量的 Cell 之算力整合到一起,就可以达到甚至超过 ‘地球模拟器’ 的性能。」地球模拟器是隶属于日本政府的超级计算机,是当时世界上最快的超算之一。需要指出,浮点运算是超算性能的关键衡量指标。地球模拟器每秒约可执行 36 万亿次浮点运算。理论上讲,大概数百台 PS3 集合后的综合浮点运算能力便可匹敌地球模拟器。

有意思的是,久多良木健的这番话在国内游戏圈内传着传着就莫名其妙变成了「索尼宣称 PS3 能够模拟地球」,并就此荼毒甚久。

▲ 地球模拟器 2002 年投入使用,一度是全球最快的超算

波折

相关资料显示,Cell 的研发预算高达 4 亿美金,研制周期长达 4 年。虽然索尼对 Cell 相当看好,但在 Cell 问世的前后,索尼却没少被它给折腾。

首先,在 Cell 的研发过程中,IBM 偷偷给索尼「捅了一刀」:当相关工作进行到关键阶段时,微软也就其新世代游戏主机 Xbox 360 的处理器研发找上了 IBM。按照微软的规划,Xbox 360 的硬件架构将一改初代 Xbox 主机的「伪定制 x86 PC」式设计(初代 Xbox 采用英特尔奔腾 3 处理器),故而,在处理器领域有丰富经验的 IBM 成了微软仅有的几个选择之一。

作为老牌商业公司,IBM 没打算放过微软这个潜在大客户,但 IBM 也确实没有多余精力从零开始,为微软专门定制一款处理器。怎么办?考虑到 IBM 事先曾同索尼签署过相关协议,IBM 有权将基于 Cell 项目衍生来的研发成果另作其他商业用途,所以,IBM 索性将源自 Cell 的部分技术略加修改后重新包装成主打三核心的 Xenon 处理器,卖给了微软……到底 IBM 自己也觉得这样做不太厚道,特地瞒了索尼好多年,直到多年后,此事被当年的项目工程师在回忆录里披露了出来。

▲ 世人都把它们当对手,其实暗地里它们是有「血缘关系」的

得知 Xbox 360 采用 IBM 的芯片后,被蒙在鼓里的久多良木健乐坏了。按他的想法,这意味着 Xbox 360 无法向后兼容基于 x86 架构的初代 Xbox 游戏,反观初版 PS3(即玩家熟知的厚版 PS3)原生集成有 PS2 处理器芯片,可以硬兼容 PS2 游戏。当然历史的发展往往出乎人意料:出于成本考虑,索尼最终移除了薄款 PS3 里的 PS2 主机处理器,彻底失去了对 PS2 的兼容性……

这还没完。PS3 上市后,一众游戏开发商对索尼怨声载道,这同样跟 Cell 处理器密切相关——原来,协处理器 SPE 对游戏效果至关重要,但 Cell 调用 SPE 的方式很是另类,导致 SPE 并不能直接访问系统内存,也不支持主处理核心 PPE 的指令集,这种堪称奇葩的架构令 PS3 成为当时开发商最头疼的主机平台。

很多原计划全平台发售的游戏,要么是 PS3 版表现欠佳(代表如世嘉的《猎天使魔女》),要么开发者干脆舍弃掉 PS3 版(比如 CD Projekt Red 的《巫师 2》就只有 PC 和 Xbox 360 版,因为「波兰蠢驴」实在是没法搞定 PS3),就连索尼自家的第一方工作室也深受其害,「GT 赛车」系列的创始人山内一典吐槽说,「为 PS3 开发游戏简直是噩梦」,这个状况直到 PS3 发售数年后才大为改善。

当然,也不是没有厂商为 Cell 站台。索尼第一方工作室 Guerrilla Games 的技术总监 Michiel van der Leeuw 最近就表示,尽管 Cell 让 PS3 的游戏开发变难,但 Cell 的性能确实强大。Leeuw 说:「即便是现在最快的英特尔芯片也远不如 Cell,只是你很难利用 Cell 这么强大的性能。我认为,Cell 远远领先于那个时代,因为它有点像现在 GPU 的工作方式,不过也有可能是平衡性没有处理好,导致太难利用了。Cell 的性能有点过了头,在可用性上又有点不足,但它绝对是很有远见的设计。」

▲ Guerrilla Games 曾在 2005 年 E3 上用预渲染的 CG 来宣传自家的 PS3 独占大作《杀戮地带 2》,用预渲染冒充实时演算效果当然会备受抨击

无论如何,靠着「赔本赚吆喝」的战术和诸多独占卖点(刚问世那会,PS3 是市面上最廉价的蓝光播放器,没有之一),PS3 问世后到底是站稳了脚跟。

PS3 等于穷人版超算?

早在 PS2 时代,索尼便支持用户为主机安装第三方 Linux 系统,让 PS2 发挥部分 PC 的功用。索尼还曾打算在欧盟地区以电脑的名义来推出 PS2,借此享受当地的关税优惠。到了 PS3 时代,索尼同样将允许 PS3 用户安装 Linux 作为核心卖点之一。

▲ 也许你没有见过这样的「正版游戏」

重点来了:Cell 不是浮点运算能力强劲,而且对并行运算和分布式运算支持良好么?很快就有技术大拿打起了主意,想用安装了自定义 Linux 操作系统的 PS3 主机集群组建廉价超算。这些人的想法确实也没错,因为用 PS3 来组超算的确优势多多:

首先,不考虑 Cell 本身卓越的浮点运算能力,因为 Cell 基于 RISC(精简指令集)架构,其综合性能要显著优于英特尔、AMD 等芯片巨头基于 CISC(复杂指令集)架构的同级别 x86 芯片。

其次,索尼打一开始便践行「亏本卖主机」的市场推广策略。研究机构的分析表明,PS3 成本高达 800 美元,而搭载 20GB 硬盘的初版 PS3 实际售价是 499 美元(仍远超同世代的 Wii 和 Xbox 360)。换言之,对比同级别 PC 硬件,用 PS3 来组超算是「买到就赚到」。

最后,用 PS3 组超算的唯一缺陷大概是 PS3 的「封闭性」。作为游戏主机,它并不允许玩家对其进行「硬件升级」式的性能扩展,这意味着内存、带宽等关键性能指标被「框死了」。然而严格来讲,起码在 PS3 刚问世那会,这并不是太大的问题——光拿内存举例,PS3 标配的是服务器级别的 256MB XDR 高性能内存,性能碾压同期 PC 电脑所泛用的 DDR 系列内存。

有这么多的理由,大拿们还有借口不拿 PS3 组超算么?

2007 年,美国马萨诸塞州大学达特茅斯分校物理系教授高瑞夫·肯纳(Gaurav Khanna)成功用 16 台 PS3 外加 Fedora Linux 系统组建起了超算系统「重力网」(Gravity Grid),进行黑洞、引力波以及量子宇宙学方面的研究。有必要指出,这 16 台 PS3 主机中的 8 台由索尼官方赞助。作为对索尼的「感谢」,肯纳教授数度在公开场合宣扬 PS3 的性能,声称重力网的 16 台 PS3 甚至抵得上 100 台基于英特尔至强(Xeon)处理器的 PC。

▲ 肯纳教授和他的 PS3 超算重力网

肯纳教授的重力网引起了「山姆大叔」的注意——位于美国纽约罗马城的美国空军研究实验室(The Air Force Research Laboratory,AFRL)一直在寻找物美价廉的超算组建方案。2009 年,AFRL 先行采购了 336 台 PS3,组建了一个浮点运算能力为 53TFlops 的超算原型机进行测试,结果很令 AFRL 满意。之后,AFRL 以公开招标的形式开出了一份总数为 2200 台的 PS3 订单(最终实际采购数有所削减)。

不过,天有不测风云,偏偏在这节骨眼上,索尼突然决定通过 3.21 版固件升级移除用户为 PS3 安装第三方操作系统的功能,这意味着用户再也无法给 PS3 安装第三方操作系统以及相关外设来组建超算平台。

索尼这样做的原因,有说法认为是避免被黑客利用,破解 PS3;也有人认为,卖 PS3 硬件是赔本生意,PS3 游戏版税金才是索尼最重视的盈利大头,倘若人人都把 PS3 视为廉价超算组件,而不是游戏主机,索尼的主机卖得越多,亏得也越多。

无论如何,当索尼食言后,部分心生不满的玩家干脆将索尼告上法庭,理由是「产品与广告宣传功能不符」及「索尼单方面破坏与 PS3 买家的销售协议」。

▲ 只能说,站在索尼的角度能理解这个理由……

继续讲 AFRL。由于那 1000 多台 PS3 已经到货,美军只能硬着头皮继续推进 PS3 超算计划。2010 年 11 月,由 1760 台 PS3 外加 168 个独立图形处理单元及 84 个协调服务器组成的超算「秃鹰群」(Condor Cluster)正式上线,被 AFRL 用于处理卫星图像、雷达以及研究 AI。此外,AFRL 还向一些大学以及研究机构开放秃鹰群的部分算力,前述肯纳教授所在的大学就是秃鹰群的民间受益者之一。

据 AFRL 方面人士透露,秃鹰群总耗资约 200 万美元,运算性能为 500TFlops,成本和耗电量均只有同等运算力常规超算的十分之一。要说缺点么?嗯,AFRL 平日里得禁止秃鹰群的 PS3 联网,再就是,他们得精心维护这些 PS3 以尽量避免它们走官方售后维修流程,避免被索尼强制升级固件。

秃鹰群于 2015 年正式退役,这个系统的部分 PS3 主机被 AFRL 捐赠给民间研究机构继续发挥其作为超算节点的价值,剩余一部分 PS3 则流入二手游戏市场。

▲ AFRL 的秃鹫群,据称它一度是美国国防部性能最强的超算

至于玩家同索尼的官司嘛,到了 2016 年 6 月,索尼总算是同意为北美地区近 1000 万购买了初期版 PS3(即可以安装第三方 Linux 系统的旧版 PS3)的北美玩家提供有限金额的赔偿,前提是玩家必须证明自己当时在 PS3 内安装过 Linux 系统,或是证明自己购入 PS3 的原因之一是为了安装第三方操作系统。此项赔偿仅限于 2006 年 11 月到 2010 年 4 月在北美地区购买初期版 PS3 主机的玩家,也许 AFRL 的那帮大兵哥很不幸地错过了理赔的批次……

AFRL 的秃鹰群后来成了一个典故,出现在美剧《疑犯追踪》(Person of Interest)中。在这部美剧第五季第一集里,主角一行需要一台性能强劲的超算来释放某个对世界安危至关重要的 AI,在没有其他工具可用的前提下,主角临时拿一堆废旧的 PS3 组建出一台超算,并且耗电量「只有同级别的十分之一」,如此拯救了世界。

问题来了:为什么《疑犯追踪》剧组偏偏就想到玩这个梗?因为,他们就是秃鹰群退役 PS3 主机的大买家之一……

▲《疑犯追踪》里的桥段

 「索尼大法好」

民间技术大拿竞相把 PS3 当超算组件,索尼官方也没闲着,他们给出的答案就是 [email protected]

[email protected] 的工作之一

2007 年 3 月,也就是 PS3 发布没多久后,索尼便高调宣布 PS3 正式加入 [email protected]。在索尼官方的积极推动下,从 PS3 的 1.6 版固件开始,PS3 玩家便可让自己的 PS3 在闲置时执行 [email protected] 分发的运算任务,玩家还可以实时观看 [email protected] 程序模拟蛋白质折叠的影像渲染演示。

截至 2008 年 9 月,参与的 PS3 游戏机已经提供了 1.2PFlops 的运算能力(1PFlops 运算量相当于每秒执行 1000 万亿次运算)。作为对比,当时全球最快的超算——由 IBM 耗资 1.33 亿美元搭建的「走鹃」(IBM Roadrunner)——运算能力约为 1.026PFlops。走鹃本身大量采用基于 Cell 技术衍生而来的 PowerXCell 8i 处理器,它同 PS3 之间算是有着一定的血缘关系。稍后,IBM 正式宣布停止对 Cell 系列处理器的跟进研发。

截至 2011 年,有超过 100 万 PS3 玩家慷慨贡献出其主机的运算力。实际上,直到 NVIDIA 和 AMD 的高性能显卡 GPU 加入前,PS3 都是 [email protected] 项目的主力。更有意思的是,微软 Xbox 高层也一度考虑为 Xbox 360 主机引入 [email protected] 支持,结果索尼闻讯后立即公开嘲讽微软是「拾人牙慧」和「跟风」。还有个现实问题是,Xbox 360 主机的浮点运算能力远逊于 PS3,完全「不堪重任」。很显然,索尼大有在游戏主机圈独占 [email protected] 项目支持并借此塑造品牌之意。实际上,因为微软最终没有真正加盟 [email protected],PS3 就成了目前唯一一款真正意义上为人类健康事业贡献过力量的游戏主机。

2012 年,索尼因故停止了 PS3 对 [email protected] 的支持。按照官方说法,在这 5 年内,PS3 共为 [email protected] 贡献了总计 1 亿小时的运算时间,对 [email protected] 项目居功至伟。

尾声

如今,无论是 PC 还是游戏主机,硬件机能的迭代速度已经越来越快。以即将问世的微软 Xbox Series X 主机为例,其浮点运算能力高达 12TFlops,但依旧没人能保证其性能在追求「真 4K」甚至是「8K」的游戏娱乐时代够用。此外,我们还必须留意到,如今 [email protected] 的绝对主力是诸多 PC 端显卡——毕竟 PC 原生便具备各种硬件扩展和升级的优势,GPU 的浮点运算能力也明显更强,光一张 GTX 1080 显卡便具备 9TFlops 的浮点运算能力。

在 PC 之外,甚至诸多移动智能平台也开始充分展现其存在感。有意思的是,安卓版的 [email protected] 客户端由索尼联合斯坦福大学共同开发。

需要注意的是,从 PS4、Xbox One 世代开始,微软和索尼均针对自家游戏主机启用了更容易开发的 x86 架构,玩家完全可以将这些主机视为定制版 PC。如今,微软更是为 Xbox One 引入通用 Windows 平台应用商店支持,玩家可以直接让 Xbox One 运行诸多得到微软官方验证的 Windows 应用程序。

或许在不远的未来,我们会重新见证游戏主机在 [email protected] 当中大放异彩?

本文来自微信公众号「触乐」(ID:chuappgame),作者暴雪 Boy_神焰,爱范儿经授权发布。

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