不久前，由清華大學(xué)計算機系7名本科生組成的超算團(tuán)隊，在南昌大學(xué)舉辦的2018ASC世界大學(xué)生超級計算機競賽(ASC18)中蟬聯(lián)總冠軍，這是他們第五次在這項賽事中奪冠。
ASC世界大學(xué)生超級計算機競賽于2012年由中國倡議發(fā)起，與2007年發(fā)源于美國的全球超級計算機競賽(SC超算競賽)、2012年起源于德國的國際超級計算機競賽(ISC超算競賽)并列為世界三大國際大學(xué)生超算競賽。清華大學(xué)超算團(tuán)隊先后9次在這三大賽事中奪冠，而2015年他們更是包攬這三大賽事總冠軍，成為目前國際上唯一一支實現(xiàn)“大滿貫”的隊伍。
那么，這樣一支實力強悍、經(jīng)驗豐富的隊伍是如何練成的?
超算競賽并非純粹比拼運算速度
清華大學(xué)超算團(tuán)隊主要由高年級本科生組成，規(guī)模10余人。在以往的比賽中，通常以5—6名大三、大四同學(xué)為參賽主力，大二同學(xué)則為替補隊員，以保證團(tuán)隊建設(shè)的連續(xù)性。
超算競賽并非純粹比拼運算速度，部分賽題還要求在規(guī)定時間內(nèi)完成運算的前提下盡可能減小功耗值。因此，比賽過程中設(shè)備計算速度并非越快越好，而是要盡可能平衡計算資源及應(yīng)用運行參數(shù)，做到既能在規(guī)定時間內(nèi)完成運算，又能在運行過程中保持穩(wěn)定且盡可能小的功耗值。這一規(guī)則不僅考驗選手對超算系統(tǒng)構(gòu)建的掌控能力，更要求他們有好的團(tuán)隊協(xié)作和臨場應(yīng)變能力。
ASC18清華大學(xué)參賽隊隊長、計44班李北辰表示，為了應(yīng)對比賽中出現(xiàn)的各類具體問題、優(yōu)化協(xié)同合作，他們一直保持團(tuán)隊的多元化組成。隊員中既有擅長軟件的，也有擅長硬件的，彼此互為補充。在比賽題目準(zhǔn)備過程中，成員們會多次向生物、化學(xué)、物理等有關(guān)領(lǐng)域的老師和同學(xué)請教，每周都會花費幾個小時進(jìn)行競賽題目的交流和討論，匯報問題準(zhǔn)備的進(jìn)展情況。
除了重視平時訓(xùn)練、扎實進(jìn)行賽前準(zhǔn)備外，超算團(tuán)隊指導(dǎo)教師翟季冬認(rèn)為，“清華大學(xué)計算機系在高性能計算、并行系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)等方面提供了完整的教學(xué)體系，高性能計算研究所在超算領(lǐng)域所取得的多項科研成果，都對團(tuán)隊的多次奪冠有所幫助。”多樣化的課程設(shè)置豐富了同學(xué)們的知識維度，而良好的實驗室氛圍、廣泛的研究領(lǐng)域成果、老隊員持續(xù)的經(jīng)驗傳承，則增強了成員們的實戰(zhàn)能力，這些都是清華大學(xué)超算團(tuán)隊能脫穎而出的優(yōu)勢。
實力和應(yīng)變能力在賽場上很關(guān)鍵
增強實力，打好“地基”很重要，但想最終奪冠，賽場上的應(yīng)變能力也很關(guān)鍵。
ASC競賽要求各參賽隊伍在總功耗3000W的限制下，采用組委會統(tǒng)一提供的超算節(jié)點、高速網(wǎng)絡(luò)和自行配置加速卡等設(shè)備，完成超算系統(tǒng)搭建。在2014年舉行的ISC14超算競賽上，首次出現(xiàn)了強調(diào)優(yōu)化運算功耗的賽題。
翟季冬對2014年的這道賽題至今記憶猶新。當(dāng)時競賽組委會現(xiàn)場公布了當(dāng)次競賽的神秘應(yīng)用賽題規(guī)則，要求參賽隊現(xiàn)場重新構(gòu)建各自的超算系統(tǒng)，在規(guī)定時間內(nèi)運行出正確結(jié)果，完成任務(wù)且運行過程中功耗值最小的隊伍可獲得滿分，其余成功運行出結(jié)果的隊伍根據(jù)和第一名功耗比例給分，沒有完成任務(wù)的隊伍得零分。
為了降低功耗，每個隊都會盡可能減少運行中的CPU核數(shù)、節(jié)點數(shù)等計算資源，同時對計算平臺進(jìn)行“瘦身”，如拆除平臺上的GPU加速卡和多余的內(nèi)存條，在散熱條件允許的情況下拆除平臺上的風(fēng)扇等。“我們向比賽展商臨時要了一個非常低功耗的風(fēng)扇裝上，為的是保證在比賽的30分鐘之內(nèi)保持機器的低功耗，但這樣很危險，因為我們可能在規(guī)定時間內(nèi)跑不完數(shù)據(jù)。那次我們是在29分鐘過幾秒時拿到數(shù)據(jù)、提交結(jié)果。超過30分鐘，我們就只能得零分。”回憶起當(dāng)時的驚險，翟季冬還心有余悸。
比賽的記憶不只這些，說起與南非國家超算中心團(tuán)隊的“掰手腕”，李北辰記憶也很深刻：“他們的實力不容小覷，每年跟南非隊的競爭都很激烈。”清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊與南非國家超算中心團(tuán)隊多次在超算競賽中同場競技，對于超算背后的年輕人而言，強強對話的激烈競爭既是壓力，更是動力。
