home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Internet Info 1997 December / Internet_Info_CD-ROM_Walnut_Creek_December_1997.iso / nren / hpca.1991 / bromley.txt < prev    next >
Text File  |  1991-04-15  |  22KB  |  396 lines

  1.   
  2.   
  3.   
  4.                                EXECUTIVE OFFICE OF THE PRESIDENT
  5.                             OFFICE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY POLICY
  6.                                     WASHINGTON, D.C. 20506
  7.   
  8.   
  9.   
  10.   
  11.   
  12.   
  13.   
  14.   
  15.               HIGH PERFORMANCE COMPUTING AND COMMUNICATIONS
  16.   
  17.                                            TESTIMONY
  18.                                                OF
  19.                                        D. ALLAN BROMLEY
  20.                                             DIRECTOR
  21.                             OFFICE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY POLICY
  22.   
  23.                                            BEFORE THE
  24.                  SUBCOMMITTEE ON SCIENCE, TECHNOLOGY, AND SPACE
  25.             COMMITTEE ON COMMERCE, SCIENCE, AND TRANSPORTATION
  26.                                           U.S. SENATE
  27.   
  28.                                          MARCH 5, 1991
  29.   
  30.   
  31.  Mr. Chairman and members of the Committee:
  32.   
  33.  Thank you for giving me the opportunity, as Director of the Office of 
  34.  Science and Technology Policy, to discuss with you the critically 
  35.  important issue of high performance computing and communications.
  36.   
  37.  On February 4, 1991, the President announced his proposed budget 
  38.  for Fiscal year 1992. Among the major new R&D programs in the 
  39.  budget is a Presidential initiative on high performance computing 
  40.  and communications, which is described in the report Grand 
  41.  Challenges:  High Performance Computing and Communications. The 
  42.  report, which was released on February 5, 1991, was produced by a 
  43.  Working Group on High Performance Computing and Communications 
  44.  under the Committee on Physical, Mathematical, and Engineering 
  45.  Sciences, which is one of seven umbrella interagency committees 
  46.  under the Federal Coordinating Council for Science, Engineering, and 
  47.  Technology (FCCSET). A copy of the report is attached.
  48.   
  49.  The overall goals of the high performance computing and 
  50.  communications initiative are symbolized by a set of what are called 
  51.  "grand challenges," problems of important scientific and social value 
  52.  whose solution could he advanced by applying high performance 
  53.  computing techniques and resources. These include global climate 
  54.  modeling, mapping the human genome, understanding the nature of 
  55.  new materials, problems applicable to national security needs, and 
  56.  the design of ever more sophisticated computers.  Many such 
  57.  problems can be addressed through high performance computing and 
  58.  communications, including ones that are impossible to foresee today.
  59.   
  60.  The initiative represents a full integration of component programs in 
  61.  a number of Federal agencies in high performance computing and 
  62.  computer communications networks.  It integrates and coordinates 
  63.  agency programs and builds on those programs where appropriate. 
  64.  The initiative proposes to increase funding in these programs by 30 
  65.  percent, from the $489 million appropriated in FY 1991 to $638 
  66.  millions in FY 1992.
  67.   
  68.                                  History of the Initiative
  69.   
  70.  The high performance computing and communications initiative can 
  71.  trace its formative years to the early 1980s, when the scientific 
  72.  community and federal agencies recognized the need for advanced 
  73.  computing in a wide range of scientific disciplines. As fields of 
  74.  science progressed, the quantity of data, the number of databases, 
  75.  and need for more sophisticated modeling and analysis all grew. The 
  76.  Lax Report of 1982 provided an opportunity to open discussions on 
  77.  the need for supercomputer centers beyond those previously at the 
  78.  Department of Energy's national laboratories. Subsequently, the 
  79.  availability of such resources to the basic research community 
  80.  expanded -. for example, through the establishment of the National 
  81.  Science Foundation's and NASA's supercomputing centers.
  82.   
  83.  In 1982 a FCCSET committee examined the status of supercomputing 
  84.  in the United States and reviewed the role of the federal government 
  85.  in the development of this technology.  In 1985 this committee 
  86.  recommended government action necessary to retain technological 
  87.  supremacy in the development and use of supercomputers in the 
  88.  United States.  Subsequent planning resulted in a series of workshops 
  89.  conducted in 1987 and in a set of reports that set forth a research 
  90.  and development strategy.
  91.   
  92.  A synthesis of the studies, reports, and planning was published by 
  93.  OSTP in the report entitled The Federal High Performance Computing 
  94.  Program. which was issued on September 8, 1989.  The initiative in 
  95.  the FY 1992 budget represents an implementation by the 
  96.  participating agencies of the plan embodied in that report, 
  97.  appropriately updated to recognize accomplishments made to date.  
  98.  The report described a five-year program to be undertaken by four 
  99.  agencies -- the Defense Advanced Research Projects Agency, the 
  100.  National Science Foundation, the Department of Energy, and the 
  101.  National Aeronautics and Space Administration.  Four additional 
  102.  partners have since joined the program -- the National Library of 
  103.  Medicine within the National Institutes of Health, the Environmental 
  104.  Protection Agency, and the National Institute of Standards and 
  105.  Technology and National Oceanic and Atmospheric Administration 
  106.  within the Department of Commerce - and they have added 
  107.  considerable strength to the overall program.
  108.   
  109.  The planning and implementation of the HPCC program have been 
  110.  the result of extraordinarily effective collaboration by the 
  111.  participating agencies using the FCCSET forum.  It was developed 
  112.  alter several years of discussions among the agencies and hundreds 
  113.  of hours of negotiating and interactions between all federal 
  114.  government agencies with an interest in computing. Agencies have 
  115.  realigned and enhanced their HPCC programs, coordinated their 
  116.  activities with other agencies, and shared common resources.  The 
  117.  final product represents a complex balance of relationships and 
  118.  agreements forged among the agencies over a number of years.
  119.   
  120.  These agencies have achieved a level of mutual trust, cooperation, 
  121.  and synergism that is remarkable in or out of government -- and not 
  122.  easily achieved.  In addition, the success of this effort demonstrates 
  123.  the advantages to be gained by using the FCCSET process to 
  124.  coordinate areas of science and technology that cut across the 
  125.  missions of several federal agencies.  The FCCSET interagency process 
  126.  maintains the necessary flexibility and balance of a truly integrated 
  127.  program as the science and technology evolve, and it allows 
  128.  additional agencies to identity opportunities and participate in a 
  129.  given program.
  130.   
  131.                                  Description of the Initiative
  132.   
  133.  The HPCC initiative is a program for research and development in all 
  134.  leading-edge areas of computing.  The program has four major 
  135.  components:  (1) High Performance Computing Systems, (2) 
  136.  Advanced Software Technology and Algorithms, (3) a National 
  137.  Research and Education Network (NREN), and (4) Basic Research and 
  138.  Human Resources. The program seeks a proper balance among the 
  139.  generic goals of technology development, technology dissemination 
  140.  and application, and improvements in U.S. productivity and 
  141.  industrial competitiveness.  It incorporates general purpose 
  142.  advanced computing as well as the challenges ahead in massively 
  143.  parallel computing.
  144.   
  145.  In the development of computing hardware, ambitious goals have 
  146.  been set.  The program seeks a thousandfold improvement in useful 
  147.  computing capability (to a trillion operations per second).  The focus 
  148.  will be on the generic technologies that will prove valuable in many 
  149.  different sectors. Where appropriate, projects will be performed on a 
  150.  cost-shared basis with industry.
  151.   
  152.  In software development, the program will focus on the advanced 
  153.  software and algorithms that in many applications have become the 
  154.  determining factor for exploiting high performance computing and 
  155.  communications.  In particular, software must become much more 
  156.  user-friendly if we are to provide a much larger fraction of the 
  157.  population with access to high performance computing.
  158.   
  159.  The National Research and Education Network (NREN) would 
  160.  dramatically expand and enhance the capabilities of the existing 
  161.  interconnected computer networks called the Internet. The overall 
  162.  goal is to achieve a hundredfold increase in communications speed 
  163.  (to levels of gigabits per second). In addition, the number of "on-
  164.  ramps" and "off-ramps" to the network would he greatly expanded, 
  165.  bringing the potential of high performance computing to homes, 
  166.  offices, classrooms, and factories.  Such a network could have the 
  167.  kind of catalytic effect on our society, companies, and universities 
  168.  that the telephone system has had during the twentieth century. A 
  169.  new meaning will be given to communication, involving not just the 
  170.  transfer of knowledge but a full sharing of resources and capabilities 
  171.  that no single site possesses.
  172.   
  173.  Finally, the HPCC initiative will add significantly to the nation's 
  174.  science and technology infrastructure through its impacts on 
  175.  education and basic research.  It is my personal view that the 
  176.  successful implementation of this program will lay the foundation for 
  177.  changes in education at all levels, including the precollege level.
  178.   
  179.  Of course, no plan is better than its execution, and the execution of 
  180.  the HPCC initiative will rely heavily on the synergy that has been 
  181.  carefully cultivated among the participating agencies. This synergy 
  182.  has been fostered by allowing each agency to do what it does best in 
  183.  the way that it does best. Each of the four founding agencies has 
  184.  national constituencies and historical strengths.  DARPA, for example, 
  185.  will lead in fostering the development of breakthrough system 
  186.  technologies, as it has done in the past for time-sharing, network 
  187.  operating systems, and RISC architecture. DOE, through its historical 
  188.  ties with the national laboratories, has always led in the 
  189.  development and use of HPCC technologies and is applying them on 
  190.  the cutting-edge of scientific problems. NASA will continue to pursue 
  191.  a new wave of space-related and aeronautics problems, such as 
  192.  computational aerodynamics, as well as its strength in the collection, 
  193.  modeling, simulating, and archiving of space-based environmental 
  194.  data. And NSF's close ties with the academic community gives it a 
  195.  special expertise in both education and in the coordination and use of 
  196.  NREN.
  197.   
  198.                       Expected Returns of the Initiative
  199.   
  200.  The high performance computing and communications initiative 
  201.  represents a major strategic investment for the nation with both 
  202.  economic and social returns.  I personally believe that few 
  203.  technology initiatives have the potential to have a greater impact on 
  204.  the ways we live and work than does the high performance 
  205.  computing and communications initiative.
  206.   
  207.  The high-performance end of the computer market is relatively 
  208.  small, but its influence far transcends its size. The high end is where 
  209.  leading-edge technologies and applications are developed. Recent 
  210.  history indicates that these developments diffuse so quickly 
  211.  throughout the overall market that "superminis" and 
  212.  "superworkstations" are no longer contradictions in terms. A federal 
  213.  investment in the leading-edge computing technology will speed the 
  214.  growth of the overall computer market and may catalyze 
  215.  investments on the part of U.S. industry. At the same time, 
  216.  supercomputers are not the only important hardware component; we 
  217.  shall not forget the importance of the smaller, more widely 
  218.  distributed units and their role in the overall system.
  219.   
  220.  In addition, the HPCC initiative will he a major contributor to meeting 
  221.  national needs.  National security, health, transportation, education, 
  222.  energy, and environment concerns are all areas that have grown to 
  223.  depend on high performance computing and communications in 
  224.  essential ways. The dependence will grow as computers become 
  225.  more powerful, cheaper, more reliable, and more usable.
  226.   
  227.  HPCC is also critical for the nation's scientific infrastructure.  The 
  228.  electronic computer was born as a scientific tool, and its early 
  229.  development was driven by scientific needs.  Business applications 
  230.  soon came to dominate its development, but recently there has been 
  231.  a renewed focus on computers as an instrument in science. Indeed, 
  232.  "computational science," which incorporates modeling, simulation and 
  233.  data rendition, is adding a third dimension to experimentation and 
  234.  theory as modes of scientific investigation.  In field after field of 
  235.  fundamental and applied sciences, problems intractable for either 
  236.  theory or experimentation are being successfully attacked with the 
  237.  aid of high speed computation.
  238.   
  239.                     Diffusion of the Initiative's Benefits
  240.   
  241.  If the HPCC initiative is to realize its full potential, it is not enough 
  242.  that it reach its technology goals.  It is equally important that the 
  243.  technologies be deployed by the private sector in a timely way to 
  244.  result in an acceleration of market growth.  It is likewise insufficient 
  245.  for applications to be developed and problems to be solved; in 
  246.  addition, the benefits accruing from those solutions must be 
  247.  disseminated so as to influence our everyday lives.
  248.   
  249.  The continued development and use of government-funded high 
  250.  performance computing and communications prototypes can have a 
  251.  significant positive impact on the potential commercialization of 
  252.  these technologies.  In addition, many organizations that cannot 
  253.  individually justify the hardware investments will be able to gain 
  254.  access to these new computing systems via the new network Thus, 
  255.  the knowledge gained through the timely development and use of 
  256.  prototype systems and the access provided to them by the network 
  257.  will significantly improve the dissemination of the benefits of the 
  258.  initiative.
  259.   
  260.  However, this wide diffusion is not possible by federal action alone. 
  261.  The Administration's HPCC initiative will serve the nation best as a 
  262.  catalyst for private actions.  Some analysts have suggested that the 
  263.  HPCC initiative can spur several hundred billion dollars of GNP 
  264.  growth.  If so, it will be because American companies, both large and 
  265.  small, are able to deploy the technologies in producing quality goods 
  266.  and services.
  267.   
  268.  Similarly, some predict that NREN will lead to the establishment of a 
  269.  truly national high speed network that connects essentially every 
  270.  home and every office.  If that happens, it will be because private 
  271.  investments are stimulated by government leadership.  Far from 
  272.  suppressing or displacing the focus of a free market, the HPCC 
  273.  initiative will strengthen them by providing the impetus for vigorous 
  274.  private action.
  275.   
  276.  Congressional Initiatives in High Performance Computing and 
  277.  Communications
  278.   
  279.  The breadth and balance of the high performance computing and 
  280.  communications initiative are critical to its success.  The four 
  281.  components of the program are carefully balanced, and maintaining 
  282.  this balance is the most important priority in the program.  For 
  283.  example, powerful computers without adequate software, 
  284.  networking, and capable people would not result in successful 
  285.  applications. A program that created only high performance 
  286.  networks would not satisfy the need for greater computing 
  287.  performance to take advantage of the networks and solve important 
  288.  problems.
  289.   
  290.  Similarly, the Administration's initiative relies on substantial 
  291.  participation by industry and government laboratories to overcome 
  292.  barriers to technology transfer.  Cooperative government, industry, 
  293.  and university activities will yield the maximum benefits derived 
  294.  from moving new technologies from basic discoveries to the 
  295.  marketplace.
  296.   
  297.  The legislative proposals pending before the Congress, though well 
  298.  intended, do not fully recognize the comprehensive interagency 
  299.  effort brought about through years of collaboration.  For example, S. 
  300.  272 only specifies the program for two of the four major agencies 
  301.  included in the high performance computing and communications 
  302.  initiative.  In addition, S. 272 incorrectly specifies the roles of the 
  303.  agencies; many of the requirements of the legislation have, in fact, 
  304.  already been accomplished; and the agencies have moved on to 
  305.  further scientific and technical challenges.  The legislation, in effect, 
  306.  may detract from the existing programs by limiting the activities of 
  307.  the agencies and by causing an unintended revision of complex 
  308.  relationships forged between the agencies.  For these reasons, I 
  309.  strongly believe that FCCSET activities should not be codified in law.
  310.   
  311.  I am concerned that legislative action not limit the flexibility of what 
  312.  is by nature an extremely dynamic process. When research plans are 
  313.  developed to implement interagency programs, those plans are 
  314.  inevitably dynamic, just as the research efforts they describe are 
  315.  dynamic and evolving.  If research plans are codified in law, it 
  316.  suggests that the research is static. This is particularly a concern with 
  317.  high performance computing and communications, where the pace of 
  318.  technological change is dramatic. As an example of a fast-moving 
  319.  research opportunity, I might mention a joint Los Alamos National 
  320.  Laboratory/DARPA effort that successfully applied an innovative 
  321.  massively parallel Connection Machine Computer system to a nuclear 
  322.  weapons safety code to gain new and valuable insights into the 
  323.  safety of the nuclear weapons inventory. Another example occurred 
  324.  in the last year at the National Library of Medicine's National Center 
  325.  for Biotechnology Information, where researchers developed a new 
  326.  fast algorithm for sequence similarity searches of protein and nucleic 
  327.  acid databases. This was very helpful in the identification of a gene 
  328.  causing von Rocklinghausen's neurofibromatosis.  This is a major 
  329.  breakthrough in the understanding of this bewildering disorder that 
  330.  affects about 1 in 3,000 people. On the networking front, significant 
  331.  achievements have also been made. For example, the NSFNET has 
  332.  increased in speed a thousandfold (from 56 kilobits per second to 45 
  333.  megabits per second) since 1988.
  334.   
  335.  S. 272 has as its focal point the issuing of a plan that would delineate 
  336.  agency roles and include specific tasks. However, the 
  337.  Administration's initiative and the accompanying FCCSET report 
  338.  satisfy these demands for items to be incorporated in the planning 
  339.  phase.  S. 272 further calls for the establishment of an advisory 
  340.  panel to provide additional input into the plan. But many of the 
  341.  agencies already have current advisory panels, and private sector 
  342.  participation is fully anticipated in the Administration's initiative as 
  343.  agency programs move forward to implementation. Moreover, the 
  344.  oversight role of the Congress, including the hearings scheduled this 
  345.  week in the House and Senate, serve as important elements in the 
  346.  fine tuning of the program.
  347.   
  348.  The National Research and Education Network described in the 
  349.  initiative addresses the need for greatly enhanced computer 
  350.  communications highlighted in the legislation. The initiative also 
  351.  seeks to be comprehensive in addressing the roles of the various R&D 
  352.  agencies -- for example, by allowing other agencies to join the effort 
  353.  as appropriate.
  354.   
  355.  It bears emphasis that the Administration's initiative uses the 
  356.  existing statutory, programmatic, budgetary, and authorizing 
  357.  authorities of the agencies and departments involved in the 
  358.  initiative, including OSTP. The funding levels necessary to proceed 
  359.  with this effort have been transmitted to the Congress in the 
  360.  President's request and are clearly reflected in the budgets of each of 
  361.  the eight agencies involved in the initiative. The Congress already 
  362.  has the ability to positively affect the high performance computing 
  363.  program of the federal government through existing authorizations 
  364.  and appropriations.
  365.   
  366.  FCCSET is a very important mechanism within the Executive Branch 
  367.  for reviewing and coordinating research and development activities 
  368.  that cut across the missions of more than one federal agency. Unlike 
  369.  the committees in the Legislative Branch, each of which has discrete 
  370.  authority for oversight, interagency committees within FCCSET are 
  371.  forums for discussion, analysis, collaboration, and consensus building. 
  372.  The member agencies then have the responsibility for implementing 
  373.  the program and proceeding with the necessary contracting, 
  374.  budgeting, and so on developed through the interagency process.
  375.   
  376.  Several legislative vehicles, in addition to S. 272, have been 
  377.  introduced that seek to endorse and advance the Administration's 
  378.  initiative.  I welcome the Congress's interest and intentions in high 
  379.  performance computing and communications.  I am confident that by 
  380.  working together we can have a significant impact on the nation's 
  381.  future through these efforts, and I welcome suggestions from 
  382.  Congress to improve the current initiative.
  383.   
  384.  I might suggest that hearings to receive the views of all the various 
  385.  communities involved with this proposal and a positive endorsement 
  386.  of this program by Congress would be of great assistance in 
  387.  advancing high performance computing and communications in this 
  388.  country. Positive action on the requested appropriations will ensure 
  389.  that this extensive interagency program can go forward.
  390.   
  391.  Mr. Chairman and members of the committee, let me conclude by 
  392.  saying that I look forward to working cooperatively with you on this 
  393.  initiative. We share the same goals, and I am confident that we can 
  394.  reach a consensus on how best to achieve them.
  395.   
  396.