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學(xué)生超算團(tuán)隊(duì)在2018國(guó)際大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽中摘得總冠軍
清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊(duì) 成立于2012年，由以計(jì)算機(jī)系為主的本科生組成，依托計(jì)算機(jī)系在超算領(lǐng)域深厚的教學(xué)和科研實(shí)力，建隊(duì)以來(lái)在三大國(guó)際超算競(jìng)賽中獲得過(guò)11次冠軍，并在2015年和2018年兩次包攬三大競(jìng)賽冠軍，實(shí)現(xiàn)“大滿(mǎn)貫”，使清華成為全球唯一實(shí)現(xiàn)過(guò)“大滿(mǎn)貫”的高校。
“2018年清華園里最響當(dāng)當(dāng)?shù)膶W(xué)生團(tuán)隊(duì)是誰(shuí)？”
“超算團(tuán)隊(duì)??！非他們莫屬！”
大家都還清楚地記得，美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間2018年11月15日，2018國(guó)際大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽（SC18）在達(dá)拉斯落下帷幕，清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊(duì)摘得總冠軍，總分88.398分（滿(mǎn)分100分），高出第二名11.518分。至此，在2018年三大國(guó)際大學(xué)生超算競(jìng)賽ASC、ISC和SC中，清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊(duì)包攬了全部三項(xiàng)競(jìng)賽的總冠軍，實(shí)現(xiàn)了繼2015年后的又一次“大滿(mǎn)貫”。這也是清華大學(xué)學(xué)生超算團(tuán)隊(duì)在此三大國(guó)際性大學(xué)生超算競(jìng)賽中累計(jì)獲得的第11項(xiàng)冠軍。
“大滿(mǎn)貫”后，清華園里沸騰了，大家清楚地記住了參賽團(tuán)隊(duì)隊(duì)員的名字。參加本次競(jìng)賽的隊(duì)伍由計(jì)算機(jī)系于紀(jì)平（計(jì)52）、余欣健（計(jì)55）、何家傲（計(jì)62）、鄭立言（計(jì)64）、趙成鋼（計(jì)75）和交叉信息院婁晨耀（“計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)班”計(jì)科60）6名本科生組成，由參加過(guò)多次國(guó)際競(jìng)賽的計(jì)算機(jī)系高性能計(jì)算研究所研究生曹煥琦、馮冠宇和王邈擔(dān)任技術(shù)支持。指導(dǎo)教師為計(jì)算機(jī)系副教授翟季冬和助理研究員韓文弢。同時(shí)，本科生唐適之（計(jì)53）、陳宇（計(jì)54）、顧煜賢（計(jì)75）、陳晟祺（計(jì)63）和張晨（計(jì)71）5位同學(xué)也一起參與了訓(xùn)練。
根據(jù)比賽要求，結(jié)合賽前集訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)超算集群的性能基本測(cè)試情況，清華團(tuán)隊(duì)分析給定應(yīng)用程序的負(fù)載特征，討論決定采用GPU（圖形處理器）和CPU（中央處理器）不同搭配的節(jié)點(diǎn)結(jié)合的集群服務(wù)器配置，很好地平衡了集群在性能測(cè)試和應(yīng)用程序上的表現(xiàn)。
隨著比賽的深入，挑戰(zhàn)接踵而來(lái)。于紀(jì)平回想起當(dāng)天的“驚險(xiǎn)”經(jīng)歷：“因?yàn)殡娔X跑完HPL（高度并行計(jì)算基準(zhǔn)測(cè)試），功耗已經(jīng)很大，電腦過(guò)熱將影響緊接著的HPCG（高度共軛梯度基準(zhǔn)測(cè)試）的速度。連續(xù)跑完兩項(xiàng)測(cè)試大概需要40分鐘到1個(gè)小時(shí)的時(shí)間，大約4點(diǎn)半時(shí)我得到一個(gè)成績(jī)，但不太滿(mǎn)意，所以又重新跑了一次，很驚險(xiǎn)地在結(jié)束的那一刻上交了成績(jī)。”
最讓隊(duì)員們憂(yōu)心的神秘應(yīng)用也在當(dāng)晚公布——WRF（The Weather Research and Forecasting Model）天氣預(yù)報(bào)模式，這是一道超算領(lǐng)域里面的經(jīng)典應(yīng)用題目。在當(dāng)今世界，WRF主要應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)的預(yù)測(cè)，通常具有極大的數(shù)據(jù)量。“夸張一點(diǎn)說(shuō)，必須要用上占地一棟樓的超級(jí)計(jì)算機(jī)，才能在比賽時(shí)間內(nèi)跑完全部數(shù)據(jù)。”何家傲說(shuō)，“我們要在48小時(shí)內(nèi)對(duì)應(yīng)用進(jìn)行編譯，還要盡量跑更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，這是非常大的挑戰(zhàn)。”
由于題目編譯的復(fù)雜程度超乎尋常，在比賽進(jìn)行到差不多一半時(shí)間時(shí)，題目的第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的編譯問(wèn)題一直沒(méi)有解決。凌晨4點(diǎn)，6個(gè)年輕人被緊張的氣氛籠罩著。于紀(jì)平回憶道：“WRF三個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，輸入數(shù)據(jù)均為NetCDF (Network Common Data Form)網(wǎng)絡(luò)通用數(shù)據(jù)格式，但是后兩個(gè)數(shù)據(jù)使用了舊版的NetCDF文件格式。多次嘗試之后，我們發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題所在，通過(guò)在編譯過(guò)程中加入NetCDF對(duì)舊版格式的支持后修復(fù)了這個(gè)問(wèn)題。”凌晨6點(diǎn)，第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)成功跑了起來(lái)。早上9點(diǎn)，神秘應(yīng)用的全部三組數(shù)據(jù)點(diǎn)成功跑完。
最終，憑借全面、深刻的超算系統(tǒng)與應(yīng)用理解能力以及出色的性能優(yōu)化能力，清華團(tuán)隊(duì)在6個(gè)應(yīng)用上取得佳績(jī)，以大比分優(yōu)勢(shì)領(lǐng)先，成為今年SC18的總冠軍。
如今迎來(lái)108周年校慶，超算團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)努力，在征戰(zhàn)比賽的同時(shí)致力于超算技術(shù)在清華校內(nèi)的普及和推廣，為學(xué)?？鐚W(xué)科交叉研究貢獻(xiàn)自己的力量。
（本文根據(jù)“清華小五爺園”公眾號(hào)編輯整理）
編輯：趙姝婧
審核：周襄楠
