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當全球超算競賽“八冠王”遭遇ASC“神賽題”,碰撞出怎樣火花?

超級電腦作為國家科研創新的“國之重器”, 向來受到各國的高度重視, 近年來更是因為推動人工智慧計算快速發展越發引人關注。 而在引人注目的全球超算競賽中, 來自中國的清華大學參賽隊從2012年起已經在三大超算競賽(美國SC、德國ISC和中國ASC)八次榮獲總冠軍, 成為名副其實的超算“夢之隊”, 但當談到ASC競賽中的“神賽題”時卻依然能讓他們擊節讚歎。

王邈是清華大學的一名普通學生, 但連續三年參加ASC世界大學生超算競賽, 先後擔任ASC15和ASC16兩屆比賽的清華大學代表隊隊員, 並在ASC17成功“升級”為清華大學代表隊技術指導的履歷,

讓他成為別人眼中的“精英”。

在2018 ASC世界大學生超算競賽(ASC18)啟動之時, 王邈這位親歷多屆ASC超算競賽的“老資歷”所分享的一些參賽體驗, 或許能夠給那些擔心自己的知識儲備、猶豫是否要報名參賽的學生們帶來一些勇氣與激勵。

清華大學參賽隊奪得ASC17世界大學生超算競賽總冠軍

神威·太湖之光最難忘

作為ASC競賽的常客, 王邈做過的賽題種類和數量絕對算得上“豐盛”。 令他印象最深刻也是最難的賽題, 分別是目前最先進、應用最廣泛的空氣質量數值預報模式WRF-CHEM、海洋類比MASNUM-WAM和ASC16的神秘應用高通量測序拼接軟體ABySS。 為何會對這三道賽題印象深刻, 王邈解釋說:“WRF太經典了, 15年和16年我們參加很多比賽都有這道賽題, 比如SC和ISC;MASNUM-WAM這道應用賽題是在神威·太湖之光上完成的, 跟我們常用的超算大不一樣;ABySS是現場發佈的神秘應用, 對它的陌生和時間要求給我們的壓力非常大。 ”

提到在神威·太湖之光上比賽的時候, 平時話不太多的王邈仿佛打開了話匣子, 說了很多, 讓人感覺到這種體驗對他而言是極為難忘的。

王邈回憶道, 在得知清華參賽隊可以用神威·太湖之光這套系統的時候, “感覺特別激動、特別自豪!因為神威·太湖之光是世界最快的超級電腦, 又是中國全國產的, 系統架構還是之前無法接觸到的。 ”

ASC運用了全球最快超級電腦“神威·太湖之光”作為競賽平臺

“不過在神威·太湖之光上做應用優化, 真的是一件很辛苦的事情。 ”王邈回憶說, 負責那道賽題的同學當時很辛苦, 決賽賽題公佈後就基本一直在做優化, “到了比賽前兩天搭建的時候都還在忙, 差不多整整一個月的時間。 除了平時學業還要做這道賽題的優化, 休息時間非常少。 ”

最終, 清華大學在神威·太湖之光上實現了對MASNUM-WAM最好的優化, 成功拿下了ASC17的e Prize計算挑戰獎。 對於自己隊伍的出色表現, 王邈表示“我們在大學的課程裡也學過非X86架構, 雖然不是神威·太湖之光的系統架構, 但是理論和方法是相通的。 當時我們研究了這套系統架構的特點, 它是有主核和從核, 從核具備單指令多資料流程的特點。

我們利用了從核這個特點, 通過減少緩存做了優化, 取得的效果不錯。 ”

ASC打開了人工智慧優化的新視角

作為高性能計算專業的王邈以前也接觸過很多人工智慧程式設計, 但是那只是在單機上面做優化。 ASC競賽從15年引入人工智慧賽題, 給參賽隊員提供超算平臺去優化AI。 首度參加ASC競賽的王邈正好趕上這個機會。

回憶在超算的平臺上面做人工智慧, 王邈認為, 用多機並行的環境做AI, 這是一種全新的視角。 “這種視角對我們學習超算、學習AI的幫助都很大。 ”但這也讓王邈清晰的意識到, AI跟傳統HPC應用很不同, “HPC要求精度高, 否則結果會不準確。 而AI對精度要求不高, 我們做ASC15的DDN賽題的時候, 就是利用了這種特性, 通過犧牲了精度來換取反覆運算速度,從而提升了效率,雖然我們對效率不太滿意,但如果能解決在多機上並行優化AI的問題,這很難,但那將是一次開創性的創新。”

ASC15世界大學生超算競賽清華大學參賽隊

多元化架構是ASC競賽的特色

ASC競賽從13年開始引入MIC,然後引入神威·太湖之光的架構系統。提到系統架構的多元化,王邈認為這是ASC競賽的一大特色,“在同一場比賽裡同時出現這麼多的架構,然後給到同一個參賽隊,這是ASC獨有的特點,ISC和SC沒有”。

他認為這是ASC很寶貴的特點,“這樣很好,因為學習電腦,學習超算,就要接觸不同的系統架構,熟悉和理解不同系統架構,這會是一種寶貴的能力。”同時,王邈也表達了一個小小的願望,“現在基本能有的系統架構在ASC競賽裡都接觸過了,就差Power了,如果能再接觸Power就非常完美了。”

ASC16世界大學生超算競賽現場

ASC競賽在三大超算競賽中,不僅是規模最大的大學生超算競賽,同時也是架構體驗最多元、為參賽隊提供世界級超算競賽平臺最多的賽事。除了王邈提到的這些“神”賽題,競賽還引入過天河二號作為競賽平臺,與世界最大射電天文望遠鏡項目SKA合作,將其應用作為賽題等。ASC競賽一直以來就是希望通過比賽的平臺,培養更多超算青年人才。

目前ASC18超算競賽已經啟動報名,趕快參加吧!(大賽官網報名地址請見評論)

通過犧牲了精度來換取反覆運算速度,從而提升了效率,雖然我們對效率不太滿意,但如果能解決在多機上並行優化AI的問題,這很難,但那將是一次開創性的創新。”

ASC15世界大學生超算競賽清華大學參賽隊

多元化架構是ASC競賽的特色

ASC競賽從13年開始引入MIC,然後引入神威·太湖之光的架構系統。提到系統架構的多元化,王邈認為這是ASC競賽的一大特色,“在同一場比賽裡同時出現這麼多的架構,然後給到同一個參賽隊,這是ASC獨有的特點,ISC和SC沒有”。

他認為這是ASC很寶貴的特點,“這樣很好,因為學習電腦,學習超算,就要接觸不同的系統架構,熟悉和理解不同系統架構,這會是一種寶貴的能力。”同時,王邈也表達了一個小小的願望,“現在基本能有的系統架構在ASC競賽裡都接觸過了,就差Power了,如果能再接觸Power就非常完美了。”

ASC16世界大學生超算競賽現場

ASC競賽在三大超算競賽中,不僅是規模最大的大學生超算競賽,同時也是架構體驗最多元、為參賽隊提供世界級超算競賽平臺最多的賽事。除了王邈提到的這些“神”賽題,競賽還引入過天河二號作為競賽平臺,與世界最大射電天文望遠鏡項目SKA合作,將其應用作為賽題等。ASC競賽一直以來就是希望通過比賽的平臺,培養更多超算青年人才。

目前ASC18超算競賽已經啟動報名,趕快參加吧!(大賽官網報名地址請見評論)

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