「糟了，功率要超了！2700！」ASC19（2019 ASC 世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽）決賽現(xiàn)場(chǎng)，一位同學(xué)一邊盯著會(huì)場(chǎng)實(shí)時(shí)功率顯示屏，一邊緊張地對(duì)隊(duì)友說(shuō)道。

經(jīng)歷兩天的系統(tǒng)調(diào)試、兩天的正式競(jìng)賽以及半天的現(xiàn)場(chǎng)答辯，4 月 25 日，ASC19 優(yōu)勝團(tuán)隊(duì)揭曉，臺(tái)灣清華大學(xué)首次奪得冠軍，清華大學(xué)獲得亞軍，中山大學(xué)摘得 e Prize 計(jì)算挑戰(zhàn)獎(jiǎng)，北京航空航天大學(xué)獲得最高計(jì)算性能獎(jiǎng)，中山大學(xué)、太原理工大學(xué)、香港中文大學(xué)和德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)成為 ASC 歷史上首個(gè)「超級(jí)團(tuán)隊(duì)對(duì)抗賽」優(yōu)勝者。

ASC 由中國(guó)倡議成立，與美國(guó) SC、德國(guó) ISC 并稱全球三大超算競(jìng)賽。從 2012 年發(fā)展至今，已經(jīng)成為世界上最大規(guī)模的大學(xué)生超算競(jìng)賽之一，經(jīng)歷了參賽報(bào)名隊(duì)伍從中國(guó)到亞洲，再到世界的升級(jí)，今年更是吸引到來(lái)自全球的三百多支隊(duì)伍。

這一競(jìng)賽以高校為基本參賽單位，每支參賽隊(duì)伍由 5 名本科生加上 1 名指導(dǎo)老師組成。在組隊(duì)結(jié)束之后，迎來(lái)初賽和決賽兩個(gè)階段。

初賽賽題包括單張圖像超分辨率 SR、地球氣候模擬 CESM 和超算基準(zhǔn)測(cè)試 HPL&HPCG，參賽團(tuán)隊(duì)需在近 2 個(gè)月的時(shí)間內(nèi)熟悉賽題特點(diǎn)，想出優(yōu)化思路并提交方案，最終，評(píng)審委員選出前二十名總分最高的隊(duì)伍進(jìn)入決賽。

總決賽時(shí)間為 4 月 21 日-4 月 25 日，二十強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在大連理工大學(xué)現(xiàn)場(chǎng)組建一臺(tái)運(yùn)行功耗不高于 3000W 的超級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為平臺(tái)，完成一系列 HPC 與 AI 應(yīng)用賽題。在初賽四大賽題的基礎(chǔ)上，ASC19 總決賽增加了基因測(cè)序組裝軟件 WTDBG 及神秘應(yīng)用。同時(shí)，ASC19 總決賽首次設(shè)置超級(jí)團(tuán)隊(duì)對(duì)抗賽，二十強(qiáng)隊(duì)伍將通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽簽的方式組成 5 個(gè)超級(jí)團(tuán)隊(duì)，以跨團(tuán)隊(duì)合作的形式共同完成 Fluidity 賽題的挑戰(zhàn)。

現(xiàn)場(chǎng)

雖然比賽已經(jīng)塵埃落定，但這次的參賽經(jīng)歷對(duì)每位同學(xué)來(lái)說(shuō)，都是一筆難得的財(cái)富。不僅能使自己的編程能力、應(yīng)變能力得到鍛煉，還能結(jié)交良師益友，學(xué)到新的東西。

「長(zhǎng)胖十斤」

決賽最后一天，來(lái)自山西大學(xué)的參賽同學(xué)對(duì)雷鋒網(wǎng)表示，他和另一位隊(duì)友，在參加比賽期間，蹭蹭蹭，一人胖了十斤?！敢?yàn)槊刻旌热滩琛埂?/p>

今年對(duì)于山西大學(xué) ASC 參賽團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，是歷史性的一年。在陪跑三年 ASC 競(jìng)賽之后，終于第一次挺進(jìn)二十強(qiáng)。初賽剛好在春節(jié)期間，他們只在家呆了不到兩周。因?yàn)楹芏嗟胤竭€不太熟悉，所以整個(gè)寒假都在嘗試。

能進(jìn)入二十強(qiáng)固然欣喜，隨之而來(lái)的，也是一系列挑戰(zhàn)，強(qiáng)大的對(duì)手太多。清華大學(xué)在三大國(guó)際超算競(jìng)賽中累計(jì)獲得 11 次冠軍，中山大學(xué)曾獲得過(guò) ASC 最高計(jì)算性能獎(jiǎng)、e Prize 計(jì)算挑戰(zhàn)獎(jiǎng)，臺(tái)灣清華大學(xué)曾蟬聯(lián) 2 屆美國(guó) SC 大賽冠軍并獲 ASC13 大賽亞軍。

而在與雷鋒網(wǎng)的交流過(guò)程中，面對(duì)這些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，山西大學(xué)的同學(xué)也一直在自我調(diào)侃，心態(tài)極好，自稱「快樂(lè)的肥宅」。

「這次涼了」

雖然此次比賽拿到亞軍，但清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)的一名同學(xué)在最終結(jié)果還沒(méi)揭曉時(shí)，就對(duì)雷鋒網(wǎng) AI 科技評(píng)論表示，今年涼了?！附衲暝?CESM 上不是很順，沒(méi)有跑起來(lái)，而最后的神秘應(yīng)用——解物理學(xué)方程，因?yàn)闀r(shí)間不夠，也沒(méi)能跑出來(lái)?！?/p>

其他團(tuán)隊(duì)對(duì)此的評(píng)價(jià)是，清華大學(xué)說(shuō)自己涼涼，并不是真的涼?，F(xiàn)在看來(lái)，確實(shí)如此。

這位來(lái)自清華大學(xué)的同學(xué)曾參加過(guò)美國(guó) SC 超算競(jìng)賽，與 SC 相比，此次競(jìng)賽給他的感覺(jué)是，比賽規(guī)則更明確、限制更多。相較起來(lái)，他認(rèn)為 ASC 挑戰(zhàn)更大?！竾?guó)內(nèi)的隊(duì)伍比起國(guó)外團(tuán)隊(duì)水平更高，大家都很拼?！乖谒磥?lái)，ASC 也是一場(chǎng)健康的比賽?！高@次不需要熬通宵，不像 SC，需要 48 小時(shí)不間斷比試?！?/p>

而對(duì)于試題的復(fù)雜程度，他表示，每個(gè)試題各具千秋。CESM 考察編譯能力，wtdbg 雖然編譯簡(jiǎn)單，但是優(yōu)化系統(tǒng)會(huì)很麻煩，而 SR 比賽，你永遠(yuǎn)不知道上限在哪里，得永無(wú)止境優(yōu)化。

賽后

去年的冠軍團(tuán)隊(duì)清華大學(xué)今年敗北，在 ASC 中永遠(yuǎn)被壓制的臺(tái)灣清華大學(xué)終于「一雪前恥」，拿下首個(gè) ASC 冠軍，賽后接受媒體采訪時(shí)，對(duì)于拿到冠軍的決定性因素，臺(tái)灣清華大學(xué)表示，一方面，因?yàn)榇饲坝羞^(guò) ASC 以及一些美國(guó)超算比賽的經(jīng)驗(yàn)，另一方面，在這次的比賽中，發(fā)揮比較穩(wěn)定，在隨機(jī)應(yīng)變上做得比較好。

清華大學(xué)此次與冠軍失之交臂，不免讓人心生遺憾，他們表示，能奪冠當(dāng)然最好，但是另一方面，同學(xué)們有收獲、也有成長(zhǎng)，這足夠了。

「自從參加超算比賽以來(lái)，基本上每年都會(huì)有 1-2 位隊(duì)員在本科畢業(yè)時(shí)選擇在高性能研究所繼續(xù)深造。高性能方向需要很長(zhǎng)時(shí)間的積淀，讀研究生之后還得先熟悉兩年左右才能有產(chǎn)出，參賽選手就不一樣了，他們?cè)诒究茣r(shí)的相關(guān)積累已經(jīng)很多，進(jìn)組之后，對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也好，高性能計(jì)算也好，以及一些前沿問(wèn)題，都可以直接上手做研究了」，清華大學(xué)的帶隊(duì)老師如是表示。他也進(jìn)一步談到，通過(guò)這一比賽來(lái)培養(yǎng)清華超算的接班人，這是他們更想做的事情。

如何看待此次的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)灣清華大學(xué)奪冠？清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)表示，兩岸的清華大學(xué)有過(guò)很多交流，大家也一起參加過(guò)程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽。在這次的比賽中，臺(tái)灣清華大學(xué)發(fā)揮得更加穩(wěn)定，他們一直以來(lái)都有奪得冠軍的實(shí)力，在這次比賽當(dāng)中取得冠軍，祝賀他們。

而臺(tái)灣清華大學(xué)談起清華大學(xué)時(shí)，也認(rèn)為他們是交流的對(duì)象，而不是競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)手。他們表示，雙方有很多互動(dòng)，在互相學(xué)習(xí)，這也是從比賽中可以獲得最多收獲的地方?！副本┣迦A一直表現(xiàn)得非常優(yōu)秀，是我們追求的目標(biāo)，今天能夠贏過(guò)他們，這也非常不容易?！?/p>

試題

決賽共有七大賽題。

HPL&HPCG 是國(guó)際通行的超算基準(zhǔn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，要求超算系統(tǒng)的運(yùn)算性能、內(nèi)存容量、帶寬以及互連性能之間取得平衡。與廣泛使用的 HPL 基準(zhǔn)測(cè)試相比，HPCG 評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)更加復(fù)雜，但 HPCG 更容易反映出有限元法和流體分析等超算實(shí)際應(yīng)用的性能。

CESM 賽題要求參賽大學(xué)生隊(duì)伍利用超級(jí)計(jì)算機(jī)，要求所有隊(duì)伍在限定時(shí)間內(nèi)完成數(shù)年內(nèi) CAM4、CAM5 兩個(gè)大氣模式的計(jì)算，以及在二氧化碳濃度翻倍的條件下 CESM 的全模式計(jì)算，讓大學(xué)生們有機(jī)會(huì)接觸到目前國(guó)際上最前沿的氣候變化科學(xué)工程。

圖像超分辨率 SR 技術(shù)是近幾年來(lái)廣受關(guān)注的一項(xiàng)視覺(jué)計(jì)算技術(shù)，其目標(biāo)是將低分辨率圖像恢復(fù)或重建為高分辨率圖像。ASC19 要求各參賽隊(duì)伍自行設(shè)計(jì)圖像超分辨率算法并訓(xùn)練相應(yīng)的 AI 模型，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)將模糊不清的圖像還原成高分辨率圖像，同時(shí)在相似度上符合標(biāo)準(zhǔn)。

此外還有基因測(cè)序組裝軟件 WTDBG、神秘應(yīng)用以及今年新設(shè)立的超級(jí)團(tuán)隊(duì)賽三大賽題。

隨著 AI 逐年火熱，今年的 SR 賽題也成為關(guān)注的重點(diǎn)。SR 賽題支持單位代表、中科院自動(dòng)化研究所研究員程健對(duì)雷鋒網(wǎng) AI 科技評(píng)論表示，比起我們?cè)?Kaggle、天池上常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)視覺(jué)比賽，此次的 SR 比賽有著約束條件，將功率控制在 3000W 以下，可以看到越來(lái)越多簡(jiǎn)單的模型，這樣更貼合實(shí)際。而比賽的考核方式也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，傳統(tǒng)的考察就是將 PSNR 和 SSIM 作為度量指標(biāo)，這次的比賽綜合性更強(qiáng)，最后的考核會(huì)權(quán)衡選手對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、對(duì)算法的設(shè)計(jì)等多項(xiàng)因素。

ASC 組委會(huì)委員劉軍表示，可以看到，參賽同學(xué)煥發(fā)出非常強(qiáng)烈的熱情和動(dòng)力。十年樹(shù)木，百年樹(shù)人，他說(shuō)道，每一年都能感受到新的進(jìn)步和變化。從八年前的 27 支隊(duì)伍參賽，到今天的 300 多支來(lái)自全球的高校隊(duì)伍參賽，團(tuán)隊(duì)水平越來(lái)越高，比賽難度也越來(lái)越大。而每年也有一些黑馬突圍，如 2017 年第一次進(jìn)入總決賽的濰坊學(xué)院，創(chuàng)下 3000W 功耗約束下每秒 31.7 萬(wàn)億次浮點(diǎn)運(yùn)算性能的佳績(jī)，打破國(guó)際超算競(jìng)賽 HPL 計(jì)算性能世界紀(jì)錄。

他表示，正是有許許多多這樣的案例和鼓勵(lì)，越來(lái)越多的青年學(xué)生開(kāi)始了解 ASC，了解超算，學(xué)習(xí)超算，超算這種原來(lái)更多是在象牙塔里陽(yáng)春白雪的高科技，普及率越來(lái)越廣。「希望這樣的比賽，對(duì)于超算能夠作為基礎(chǔ)性的尖端科技，去改變科研創(chuàng)新和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，起到積極的作用?！?/p>

長(zhǎng)江后浪推前浪，期待明年看到更多的新生面孔。

附 ASC19 完整獲獎(jiǎng)榜單：

• 冠軍

臺(tái)灣清華大學(xué)

• 亞軍

清華大學(xué)

• 團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽獎(jiǎng)

中山大學(xué)、太原理工大學(xué)、香港中文大學(xué)和德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)

• e Prize 計(jì)算挑戰(zhàn)獎(jiǎng)

中山大學(xué)

• 最高計(jì)算性能獎(jiǎng)

北京航空航天大學(xué)

• 應(yīng)用創(chuàng)新獎(jiǎng)

哥倫比亞 EAFIT 大學(xué)、暨南大學(xué)、南方科技大學(xué)

• 最佳人氣獎(jiǎng)

南方科技大學(xué)和哥倫比亞 EAFIT 大學(xué)

• 一等獎(jiǎng)

中山大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、暨南大學(xué)、福州大學(xué)、南方科技大學(xué)、香港中文大學(xué)、華中科技大學(xué)、哥倫比亞 EAFIT 大學(xué)、北京大學(xué)、山西大學(xué)、上海交通大學(xué)、德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)、電子科技大學(xué)、太原理工大學(xué)、大連理工大學(xué)、華沙大學(xué)和華沙工業(yè)大學(xué)聯(lián)隊(duì)、韓國(guó)成均館大學(xué)、愛(ài)沙尼亞塔爾圖大學(xué)

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