FPGA是实现绿色搜索技术的关键

无论为数以百万计的用户搜索请求提供服务还是处理超大量的信息，都需要数量庞大的计算资源，进而消耗大量能源。事实上，用于计算与冷却的能耗费用是数据中心运营的最大成本 [1]。随着数据中心的数量和规模不断增长，如果其能耗保持当前水平的话，那么预计数据中心的二氧化碳排放量到 2020 年将超过航空公司 [2]。因而亟需开发能够处理巨量数据的低能耗解决方案。数据中心的环保化发展是互利共赢的，服务供应商不仅能够显著降低运营成本，同时还能最大限度减少对环境的影响。

FPGA 在加速 Web 搜索及类似信息检索等常见数据中心工作任务方面拥有巨大的潜力，因为它具备固有的并行处理与低功耗优势。充分认识到这一潜力的奥地利公司 Matrixware 购买了 FPGA 平台，但缺乏自身实施复杂信息检索应用的技术，因而公司聘请了我们联合格拉斯哥大学 (University of Glasgow) 计算机系组建的团队开发 FPGA 加速型专利搜索解决方案的概念验证方案。该团队成员包括三名设计人员和兼职助理研究员 Stelios Papanastasious，他们在信息检索、FPGA 以及系统开发领域积累了丰富的专业知识，形成了一个开发原型应用所不可或缺的技能娴熟的组合。经讨论，大家一致同意采用 FPGA 加速型后端进行实时专利过滤应用的开发。

项目资源在人力和时间方面受到很大制约。因此，采用 HDL 实施过滤算法不可行，因而我们决定采用瑞典公司 Mitrionics 开发的高级编程解决方案。

原型应用在去年 11 月于奥地利维也纳举行的信息检索设施研讨会 (InformaTIon Retrieval Facility Symposium) 上引起了专利研究人员的极大兴趣。处理数以百万份的专利通常需要几分钟，但若采用 FPGA 加速型后端，几秒钟就能反馈结果。

我们在 2009 年 7 月举行的 ACM SIGIR 国际信息检索研究暨开发大会 (ACM SIGIR InternaTIonal Conference on InformaTIon Retrieval Research and Development) 上发布了结果，介绍了相关的性能提升情况 [3]，并在 FPL 2009 国际现场可编程逻辑大会上对架构设计进行了详细阐述 [4]。