不久前，由清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系7名本科生組成的超算團(tuán)隊(duì)，在南昌大學(xué)舉辦的2018ASC世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(ASC18)中蟬聯(lián)總冠軍，這是他們第五次在這項(xiàng)賽事中奪冠。

ASC世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽于2012年由中國(guó)倡議發(fā)起，與2007年發(fā)源于美國(guó)的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(SC超算競(jìng)賽)、2012年起源于德國(guó)的國(guó)際超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(ISC超算競(jìng)賽)并列為世界三大國(guó)際大學(xué)生超算競(jìng)賽。清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)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(guó)際上唯一一支實(shí)現(xiàn)“大滿貫”的隊(duì)伍。

那么，這樣一支實(shí)力強(qiáng)悍、經(jīng)驗(yàn)豐富的隊(duì)伍是如何練成的?

超算競(jìng)賽并非純粹比拼運(yùn)算速度

清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)主要由高年級(jí)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(bǔ)隊(duì)員，以保證團(tuán)隊(duì)建設(shè)的連續(xù)性。

超算競(jìng)賽并非純粹比拼運(yùn)算速度，部分賽題還要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成運(yùn)算的前提下盡可能減小功耗值。因此，比賽過(guò)程中設(shè)備計(jì)算速度并非越快越好，而是要盡可能平衡計(jì)算資源及應(yīng)用運(yùn)行參數(shù)，做到既能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成運(yùn)算，又能在運(yùn)行過(guò)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(yàn)選手對(duì)超算系統(tǒng)構(gòu)建的掌控能力，更要求他們有好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作和臨場(chǎng)應(yīng)變能力。

ASC18清華大學(xué)參賽隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、計(jì)44班李北辰表示，為了應(yīng)對(duì)比賽中出現(xiàn)的各類具體問(wèn)題、優(yōu)化協(xié)同合作，他們一直保持團(tuán)隊(duì)的多元化組成。隊(duì)員中既有擅長(zhǎng)軟件的，也有擅長(zhǎng)硬件的，彼此互為補(bǔ)充。在比賽題目準(zhǔn)備過(guò)程中，成員們會(huì)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(qǐng)教，每周都會(huì)花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)進(jìn)行競(jìng)賽題目的交流和討論，匯報(bào)問(wèn)題準(zhǔn)備的進(jìn)展情況。

除了重視平時(shí)訓(xùn)練、扎實(shí)進(jìn)行賽前準(zhǔn)備外，超算團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師翟季冬認(rèn)為，“清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系在高性能計(jì)算、并行系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等方面提供了完整的教學(xué)體系，高性能計(jì)算研究所在超算領(lǐng)域所取得的多項(xiàng)科研成果，都對(duì)團(tuán)隊(duì)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(shí)維度，而良好的實(shí)驗(yàn)室氛圍、廣泛的研究領(lǐng)域成果、老隊(duì)員持續(xù)的經(jīng)驗(yàn)傳承，則增強(qiáng)了成員們的實(shí)戰(zhàn)能力，這些都是清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)能脫穎而出的優(yōu)勢(shì)。

實(shí)力和應(yīng)變能力在賽場(chǎng)上很關(guān)鍵

增強(qiáng)實(shí)力，打好“地基”很重要，但想最終奪冠，賽場(chǎng)上的應(yīng)變能力也很關(guān)鍵。

ASC競(jìng)賽要求各參賽隊(duì)伍在總功耗3000W的限制下，采用組委會(huì)統(tǒng)一提供的超算節(jié)點(diǎn)、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(jìng)賽上，首次出現(xiàn)了強(qiáng)調(diào)優(yōu)化運(yùn)算功耗的賽題。

翟季冬對(duì)2014年的這道賽題至今記憶猶新。當(dāng)時(shí)競(jìng)賽組委會(huì)現(xiàn)場(chǎng)公布了當(dāng)次競(jìng)賽的神秘應(yīng)用賽題規(guī)則，要求參賽隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)重新構(gòu)建各自的超算系統(tǒng)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)行出正確結(jié)果，完成任務(wù)且運(yùn)行過(guò)程中功耗值最小的隊(duì)伍可獲得滿分，其余成功運(yùn)行出結(jié)果的隊(duì)伍根據(jù)和第一名功耗比例給分，沒(méi)有完成任務(wù)的隊(duì)伍得零分。

為了降低功耗，每個(gè)隊(duì)都會(huì)盡可能減少運(yùn)行中的CPU核數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)等計(jì)算資源，同時(shí)對(duì)計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行“瘦身”，如拆除平臺(tái)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(tái)上的風(fēng)扇等。“我們向比賽展商臨時(shí)要了一個(gè)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(jī)器的低功耗，但這樣很危險(xiǎn)，因?yàn)槲覀兛赡茉谝?guī)定時(shí)間內(nèi)跑不完數(shù)據(jù)。那次我們是在29分鐘過(guò)幾秒時(shí)拿到數(shù)據(jù)、提交結(jié)果。超過(guò)30分鐘，我們就只能得零分。”回憶起當(dāng)時(shí)的驚險(xiǎn)，翟季冬還心有余悸。

比賽的記憶不只這些，說(shuō)起與南非國(guó)家超算中心團(tuán)隊(duì)的“掰手腕”，李北辰記憶也很深刻：“他們的實(shí)力不容小覷，每年跟南非隊(duì)的競(jìng)爭(zhēng)都很激烈。”清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊(duì)與南非國(guó)家超算中心團(tuán)隊(duì)多次在超算競(jìng)賽中同場(chǎng)競(jìng)技，對(duì)于超算背后的年輕人而言，強(qiáng)強(qiáng)對(duì)話的激烈競(jìng)爭(zhēng)既是壓力，更是動(dòng)力。