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全球超级计算大会上,中山大学超算队斩获冠军

2021-12-08 15:56 来源:大洋网

大洋网讯 在近日举办的高性能计算领域的顶级会议——全球超级计算大会(SC21)上,中山大学超算队,打败伊利诺伊大学香槟分校、苏黎世联邦理工学院等世界级计算机强校,斩获首届IndySCC冠军。

参加本次比赛的队伍root@sysu-scc是由来自中山大学计算机学院2018级计算机科学与技术的兰靖、黄轩腾、张景润,2018级软件工程的邵文凯,2019级计算机科学与技术的林天皓,以及航空航天学院2019级力学的吕天翔组成。指导教师是计算机学院院长助理、超算中心副主任陈志广老师和超算中心指导老师黄聃。

两天一夜的鏖战时间是最有限的资源

全球超级计算大会(英文全称Supercomputing Conference简称SC)是国际超算领域的顶级会议,IndySCC是今年新增的学生高性能计算竞赛项目。

比赛需要在1100W功耗(大约相当于18台我们日常用笔记本电脑的功耗)和48小时的限制下,部署和优化多个应用,达到苛刻的精度和速度要求。

受疫情影响,比赛以线上的方式进行。

比赛需要运行3个科学计算应用,除了赛前公布的分子动力学应用Gromacs和并行密码破解应用John the Ripper之外,还有比赛开始后才公布的“神秘应用”——有限差分算子加速库Devito。既需要充分的前期准备,又得有灵活的临场应变能力。

比赛没有剧本,取舍决定结局。“赛前我们有明确的分工,每人跑对应的题目。跑程序相当于一种抢占式调度,哪个能跑通,哪个跑得快,哪个跑出来性能好?要占着机器反复对某个应用调优,还是空出来交给队友?这些都是我们现场做的取舍和选择。所以,时间是最有限的资源。”邵文凯回忆道。

夺冠,是每位队员“满功率运行”之后的水到渠成

超算比赛和所有体育竞技项目的魅力相似,赛场上瞬息万变,永远不知道下一刻你的对手提交了怎样的结果,永远不知道下一刻是否会有新的情况出现。

“比赛开始之后,我们只能从主办方公开的每个队伍的实时功耗,推测其他队伍的进度。根据数据曲线的特征,大体猜一下他们在跑什么应用。观察结果是,我们队的机器有一段时间闲置率高了,所以就下意识地认为,其他队伍机器用得更满,成绩可能更好,甚至一度怀疑是不是要排名倒数了。”队员邵文凯回忆道。

夺冠,是每位队员“满功率运行”之后的水到渠成。回顾结果公布时刻,队长兰靖说道:“颁奖时最感激的是队友们,多亏队友一直陪伴,一直‘carry’。”

成立9年的中大超算队,为何战功赫赫?

中山大学超算队成立于2012年,近年来一直活跃在国内外重大超算赛事中,已经成为国内外超算领域赛事中一支极具竞争力的队伍,向世界展现中大学子的能力和风采。

荣誉背后是中山大学计算机学院和国家超级计算广州中心的实力支持。计算机学院以筑牢学科基础、聚焦战略前沿、推进产学研用作为办院方针,践行“理工结合、学科交叉”,聚焦重点发展方向,提升承担国家重大战略任务的能力。近年,中山大学计算机学科排名稳步上升,2021软科排行榜进入国际前50。

计算机学院的国家超级计算广州中心是全世界用户数量最多、利用率最高、应用范围最广的超算中心之一。

中大超算队在今年三大国际超算赛事中均斩获佳绩,也一直活跃在国内外各大超算领域赛事中,仅在今年已5次登上领奖台。

计算机学院构建了涵盖数学物理基础课程、高性能计算基础与实训课程、软件工程基础与实训课程的高性能计算人才培养课程体系,依托国家超级计算广州中心,建设全球规模最大的高性能计算教育实践平台——“超算习堂”。学院充分发挥国家超算广州中心在人才培养上的优势,培养学生解决真实问题的能力,并鼓励学生参与学科相关的竞赛。

队员进入队伍的第一年,一般不安排参赛,先扎实地打下每一块地基,从用零件搭建服务器,到安装调试操作系统,再到高性能程序的优化,培训是从低层的硬件向高层的逻辑逐步推进。

“祖传”的培训资料放在共享的服务器上,其中包含专题训练、历届比赛的题目和赛后总结、国内外高性能计算的最新研究等等。

计算机学院在提供资金、场地和硬件支持之外,还提供了后勤方面的保障,例如给跨校区的学生安排临时宿舍,方便队伍依托于“天河二号”超算展开训练。队伍的氛围是相当融洽、有活力。

兰靖说:“每有一个比赛,我们会新开一个文件夹,其中的每个子文件夹对应一道题,解答和总结也会写进去。这样攒起来,就像是一种传承。因为有时候,你能在一届的超算比赛中,看到熟悉的'老伙计'。”

邵文凯也谈道:“超算比赛的应用涉及的大类其实是有限的,而且一个大类中的代表性应用也就几个,它可能隔几年以各种各样的形式出现在不同的比赛,就像这次比赛的Gromacs去年的ISC出现过。如果把这次做优化的经验记下来,也许能给之后的队员在其他的比赛上提供一些帮助。”

这支队伍既年轻,又有沉淀的特质。教练组的成员2015级计科超算丰光南和2017级计科吴坎都曾是从队员成长到能挑大梁的队长,留在本校深造后继续担任教练。丰光南开玩笑道:“在队里提升了自己的眼界,还有幸为超算事业做出了指甲盖大小的一点点贡献。”

超算队就如同小说中的主角团队,一边比赛,一边进化。指导教师黄聃提到,超算队每年除了固定会参加的三大赛(ASC、ISC、SC)之外,还会参加3-5次全国性的比赛,“这些比赛各具特色,共同点在于给出的问题都是源自现实,能给出更高效的解决方案、更优的结果、更快的速度,才能拿到更高的排名。”

不只是比赛,更是自主研发的重要一步

超算队带来的,不只冠军和荣誉,征程路上的点滴和收获,为国争光,才是他们一直在追求的东西。

加入超算队后,队员便仿佛点击了倍速按钮,进步神速。队员们将所学的软硬件知识应用到真实场景中,解决实际问题,实现了从理论到实践的阶跃。在众人面前清晰地表达解决方案,恰当地回应评委的提问,国际赛事上全程用英文答辩,个人的综合素质得到显著提升。

“参加国际性的比赛,学生们能了解到关于高性能计算集群这个领域,国际上最近在做什么,他们在想什么,国际上其他学校里的同龄人在做什么样的工作、能做到多好。当大家掌握了系统领域的一些知识,将来无论是在做职业、人生大方向这些选择的时候,学生会有更多的路可选。”黄聃说。

文、图/广州日报·新花城记者 林霞虹 通讯员 何宛儒、黄艳

图由通讯员提供

[ 编辑: 曾秀华 ]
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