在近日舉辦的高性能計(jì)算領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議——全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)（SC21）上，中山大學(xué)超算隊(duì)，打敗伊利諾伊大學(xué)香檳分校、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院等世界級(jí)計(jì)算機(jī)強(qiáng)校，斬獲首屆IndySCC冠軍。
參加本次比賽的隊(duì)伍root@sysu-scc是由來(lái)自中山大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2018級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的蘭靖、黃軒騰、張景潤(rùn)，2018級(jí)軟件工程的邵文凱，2019級(jí)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的林天皓，以及航空航天學(xué)院2019級(jí)力學(xué)的呂天翔組成。指導(dǎo)教師是計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)助理、超算中心副主任陳志廣老師和超算中心指導(dǎo)老師黃聃。
兩天一夜的鏖戰(zhàn)時(shí)間是最有限的資源
全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)（英文全稱(chēng)Supercomputing Conference簡(jiǎn)稱(chēng)SC）是國(guó)際超算領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議，IndySCC是今年新增的學(xué)生高性能計(jì)算競(jìng)賽項(xiàng)目。
比賽需要在1100W功耗（大約相當(dāng)于18臺(tái)我們?nèi)粘Ｓ霉P記本電腦的功耗）和48小時(shí)的限制下，部署和優(yōu)化多個(gè)應(yīng)用，達(dá)到苛刻的精度和速度要求。
受疫情影響，比賽以線上的方式進(jìn)行。
比賽需要運(yùn)行3個(gè)科學(xué)計(jì)算應(yīng)用，除了賽前公布的分子動(dòng)力學(xué)應(yīng)用Gromacs和并行密碼破解應(yīng)用John the Ripper之外，還有比賽開(kāi)始后才公布的“神秘應(yīng)用”——有限差分算子加速庫(kù)Devito。既需要充分的前期準(zhǔn)備，又得有靈活的臨場(chǎng)應(yīng)變能力。
比賽沒(méi)有劇本，取舍決定結(jié)局。“賽前我們有明確的分工，每人跑對(duì)應(yīng)的題目。跑程序相當(dāng)于一種搶占式調(diào)度，哪個(gè)能跑通，哪個(gè)跑得快，哪個(gè)跑出來(lái)性能好？要占著機(jī)器反復(fù)對(duì)某個(gè)應(yīng)用調(diào)優(yōu)，還是空出來(lái)交給隊(duì)友？這些都是我們現(xiàn)場(chǎng)做的取舍和選擇。所以，時(shí)間是最有限的資源。”邵文凱回憶道。
奪冠，是每位隊(duì)員“滿(mǎn)功率運(yùn)行”之后的水到渠成
超算比賽和所有體育競(jìng)技項(xiàng)目的魅力相似，賽場(chǎng)上瞬息萬(wàn)變，永遠(yuǎn)不知道下一刻你的對(duì)手提交了怎樣的結(jié)果，永遠(yuǎn)不知道下一刻是否會(huì)有新的情況出現(xiàn)。
“比賽開(kāi)始之后，我們只能從主辦方公開(kāi)的每個(gè)隊(duì)伍的實(shí)時(shí)功耗，推測(cè)其他隊(duì)伍的進(jìn)度。根據(jù)數(shù)據(jù)曲線的特征，大體猜一下他們?cè)谂苁裁磻?yīng)用。觀察結(jié)果是，我們隊(duì)的機(jī)器有一段時(shí)間閑置率高了，所以就下意識(shí)地認(rèn)為，其他隊(duì)伍機(jī)器用得更滿(mǎn)，成績(jī)可能更好，甚至一度懷疑是不是要排名倒數(shù)了?！标?duì)員邵文凱回憶道。
奪冠，是每位隊(duì)員“滿(mǎn)功率運(yùn)行”之后的水到渠成?；仡櫧Y(jié)果公布時(shí)刻，隊(duì)長(zhǎng)蘭靖說(shuō)道：“頒獎(jiǎng)時(shí)最感激的是隊(duì)友們，多虧隊(duì)友一直陪伴，一直‘carry’?！?/p>
成立9年的中大超算隊(duì)，為何戰(zhàn)功赫赫？
中山大學(xué)超算隊(duì)成立于2012年，近年來(lái)一直活躍在國(guó)內(nèi)外重大超算賽事中，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外超算領(lǐng)域賽事中一支極具競(jìng)爭(zhēng)力的隊(duì)伍，向世界展現(xiàn)中大學(xué)子的能力和風(fēng)采。
榮譽(yù)背后是中山大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院和國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心的實(shí)力支持。計(jì)算機(jī)學(xué)院以筑牢學(xué)科基礎(chǔ)、聚焦戰(zhàn)略前沿、推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用作為辦院方針，踐行“理工結(jié)合、學(xué)科交叉”，聚焦重點(diǎn)發(fā)展方向，提升承擔(dān)國(guó)家重大戰(zhàn)略任務(wù)的能力。近年，中山大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科排名穩(wěn)步上升，2021軟科排行榜進(jìn)入國(guó)際前50。
計(jì)算機(jī)學(xué)院的國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心是全世界用戶(hù)數(shù)量最多、利用率最高、應(yīng)用范圍最廣的超算中心之一。
中大超算隊(duì)在今年三大國(guó)際超算賽事中均斬獲佳績(jī)，也一直活躍在國(guó)內(nèi)外各大超算領(lǐng)域賽事中，僅在今年已5次登上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。
計(jì)算機(jī)學(xué)院構(gòu)建了涵蓋數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)課程、高性能計(jì)算基礎(chǔ)與實(shí)訓(xùn)課程、軟件工程基礎(chǔ)與實(shí)訓(xùn)課程的高性能計(jì)算人才培養(yǎng)課程體系，依托國(guó)家超級(jí)計(jì)算廣州中心，建設(shè)全球規(guī)模最大的高性能計(jì)算教育實(shí)踐平臺(tái)——“超算習(xí)堂”。學(xué)院充分發(fā)揮國(guó)家超算廣州中心在人才培養(yǎng)上的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題的能力，并鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)科相關(guān)的競(jìng)賽。
隊(duì)員進(jìn)入隊(duì)伍的第一年，一般不安排參賽，先扎實(shí)地打下每一塊地基，從用零件搭建服務(wù)器，到安裝調(diào)試操作系統(tǒng)，再到高性能程序的優(yōu)化，培訓(xùn)是從低層的硬件向高層的邏輯逐步推進(jìn)。
“祖?zhèn)鳌钡呐嘤?xùn)資料放在共享的服務(wù)器上，其中包含專(zhuān)題訓(xùn)練、歷屆比賽的題目和賽后總結(jié)、國(guó)內(nèi)外高性能計(jì)算的最新研究等等。
計(jì)算機(jī)學(xué)院在提供資金、場(chǎng)地和硬件支持之外，還提供了后勤方面的保障，例如給跨校區(qū)的學(xué)生安排臨時(shí)宿舍，方便隊(duì)伍依托于“天河二號(hào)”超算展開(kāi)訓(xùn)練。隊(duì)伍的氛圍是相當(dāng)融洽、有活力。
蘭靖說(shuō)：“每有一個(gè)比賽，我們會(huì)新開(kāi)一個(gè)文件夾，其中的每個(gè)子文件夾對(duì)應(yīng)一道題，解答和總結(jié)也會(huì)寫(xiě)進(jìn)去。這樣攢起來(lái)，就像是一種傳承。因?yàn)橛袝r(shí)候，你能在一屆的超算比賽中，看到熟悉的'老伙計(jì)'?！?/p>
邵文凱也談道：“超算比賽的應(yīng)用涉及的大類(lèi)其實(shí)是有限的，而且一個(gè)大類(lèi)中的代表性應(yīng)用也就幾個(gè)，它可能隔幾年以各種各樣的形式出現(xiàn)在不同的比賽，就像這次比賽的Gromacs去年的ISC出現(xiàn)過(guò)。如果把這次做優(yōu)化的經(jīng)驗(yàn)記下來(lái)，也許能給之后的隊(duì)員在其他的比賽上提供一些幫助?！?/p>
這支隊(duì)伍既年輕，又有沉淀的特質(zhì)。教練組的成員2015級(jí)計(jì)科超算豐光南和2017級(jí)計(jì)科吳坎都曾是從隊(duì)員成長(zhǎng)到能挑大梁的隊(duì)長(zhǎng)，留在本校深造后繼續(xù)擔(dān)任教練。豐光南開(kāi)玩笑道：“在隊(duì)里提升了自己的眼界，還有幸為超算事業(yè)做出了指甲蓋大小的一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)?！?/p>
超算隊(duì)就如同小說(shuō)中的主角團(tuán)隊(duì)，一邊比賽，一邊進(jìn)化。指導(dǎo)教師黃聃提到，超算隊(duì)每年除了固定會(huì)參加的三大賽（ASC、ISC、SC）之外，還會(huì)參加3-5次全國(guó)性的比賽，“這些比賽各具特色，共同點(diǎn)在于給出的問(wèn)題都是源自現(xiàn)實(shí)，能給出更高效的解決方案、更優(yōu)的結(jié)果、更快的速度，才能拿到更高的排名?！?/p>
不只是比賽，更是自主研發(fā)的重要一步
超算隊(duì)帶來(lái)的，不只冠軍和榮譽(yù)，征程路上的點(diǎn)滴和收獲，為國(guó)爭(zhēng)光，才是他們一直在追求的東西。
加入超算隊(duì)后，隊(duì)員便仿佛點(diǎn)擊了倍速按鈕，進(jìn)步神速。隊(duì)員們將所學(xué)的軟硬件知識(shí)應(yīng)用到真實(shí)場(chǎng)景中，解決實(shí)際問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐的階躍。在眾人面前清晰地表達(dá)解決方案，恰當(dāng)?shù)鼗貞?yīng)評(píng)委的提問(wèn)，國(guó)際賽事上全程用英文答辯，個(gè)人的綜合素質(zhì)得到顯著提升。
“參加國(guó)際性的比賽，學(xué)生們能了解到關(guān)于高性能計(jì)算集群這個(gè)領(lǐng)域，國(guó)際上最近在做什么，他們?cè)谙胧裁?，?guó)際上其他學(xué)校里的同齡人在做什么樣的工作、能做到多好。當(dāng)大家掌握了系統(tǒng)領(lǐng)域的一些知識(shí)，將來(lái)無(wú)論是在做職業(yè)、人生大方向這些選擇的時(shí)候，學(xué)生會(huì)有更多的路可選。”黃聃說(shuō)。
文、圖/廣州日?qǐng)?bào)·新花城記者 林霞虹 通訊員 何宛儒、黃艷
圖由通訊員提供
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