美國得克薩斯州達(dá)拉斯市，在2018國際大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽（SC18）現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)組委會(huì)主席約翰·卡澤宣布中國清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)奪冠時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員們——來自清華不同年級(jí)的6名本科生激動(dòng)歡呼，48小時(shí)，清華贏了。他們以總分88.398分（滿分100分）摘得總冠軍，并取代麻省理工成為計(jì)算機(jī)專業(yè)最強(qiáng)的大學(xué)……

計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)如今滲透進(jìn)我們生活的方方面面，以及新出現(xiàn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及人工智能都是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，由此可見計(jì)算機(jī)技術(shù)將在未來很長的時(shí)間內(nèi)經(jīng)久不衰。

美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月15日下午，美國得克薩斯州達(dá)拉斯市。在2018國際大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽（SC18）現(xiàn)場(chǎng)，組委會(huì)主席約翰·卡澤宣布，來自中國的清華大學(xué)超算團(tuán)隊(duì)奪冠時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員們——來自清華不同年級(jí)的6名本科生激動(dòng)歡呼，48小時(shí)，清華贏了。

這一次，清華計(jì)算機(jī)系超算團(tuán)隊(duì)以總分88.398分（滿分100分）摘得總冠軍，并取代麻省理工成為計(jì)算機(jī)專業(yè)最強(qiáng)的大學(xué)。

全球超級(jí)計(jì)算大會(huì)（Supercomputing Conference，簡(jiǎn)稱SC）是國際超算領(lǐng)域的頂級(jí)會(huì)議，國際影響力巨大。作為會(huì)議的重要組成部分，SC比賽是超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的頂級(jí)賽事，每年舉辦一次，吸引著世界各國家和地區(qū)的眾多高校參與。比賽旨在促進(jìn)大學(xué)生與工業(yè)界之間的聯(lián)系，推動(dòng)世界各地區(qū)超算青年人才交流和培養(yǎng)，提升超算應(yīng)用水平和研發(fā)能力。

本次競(jìng)賽共有來自全球15所高校的本科大學(xué)生組隊(duì)參賽。清華大學(xué)作為唯一一所內(nèi)地高校參賽，與傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)新加坡南洋理工大學(xué)和***新竹清華大學(xué)等傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)激烈角逐。

中國4所高校入圍TOP10

至此，在2018年三大國際大學(xué)生超算競(jìng)賽ASC、ISC和SC中，清華大學(xué)超算隊(duì)伍包攬了全部三項(xiàng)競(jìng)賽的總冠軍，實(shí)現(xiàn)了繼2015年后的又一次“大滿貫”。這也是清華大學(xué)超算隊(duì)伍在此三大國際性大學(xué)生超算競(jìng)賽中累計(jì)獲得的第11項(xiàng)冠軍。

我國華中科技大學(xué)、浙江大學(xué)、東南大學(xué)分別以排名第6名、第9名和第10名入圍TOP10。

從無到有，從有到冠軍

清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系成立于1958年，經(jīng)過60年的不懈努力從零到全球第一，現(xiàn)有5名兩院院士及7名長江學(xué)者。1974年清華大學(xué)設(shè)計(jì)、研制成功采用集成電路的DJS-130小型計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度達(dá)每秒100萬次，為我國超算打下基礎(chǔ)，這無疑是一種飛躍式的發(fā)展。

比賽期間一直沒回酒店，隊(duì)長在桌子下稍作休息(圖：清華大學(xué)提供)

難怪有網(wǎng)友熱議：這才是值得崇拜的偶像！

興趣是最強(qiáng)戰(zhàn)斗力

面對(duì)復(fù)雜的賽制、燒腦的題目，成員們更愿意把它們視為有趣的挑戰(zhàn)。

回顧比賽的過程，成員鄭立言說，“我們要讓一個(gè)程序不停地優(yōu)化，讓它跑得更快，還要降低功耗需求，我覺得這樣的事情特別有趣?！?/p>

“從進(jìn)入清華就拜托班主任打聽超算團(tuán)隊(duì)了?！贝髮W(xué)剛?cè)雽W(xué)，成員趙成鋼就對(duì)超算團(tuán)隊(duì)產(chǎn)生了濃厚的興趣，從參加組會(huì)、熟悉規(guī)則到做外圍支援，從優(yōu)化程序、操控機(jī)器到訓(xùn)練臨場(chǎng)應(yīng)變，一年多之后，剛剛上大學(xué)二年級(jí)的趙成鋼就進(jìn)階為正式隊(duì)員。

“團(tuán)隊(duì)的選拔和培養(yǎng)主要以興趣為主，我們其實(shí)是一個(gè)興趣團(tuán)隊(duì)。”翟季冬介紹到，同學(xué)們?cè)谌粘Ｅ嘤?xùn)中會(huì)表現(xiàn)出不同的興趣，比如紀(jì)平、欣健對(duì)硬件感興趣，成鋼、晨耀對(duì)程序優(yōu)化和程序分析方面有很大的發(fā)揮空間，立言和家傲的英文表達(dá)非常好……我們會(huì)在比賽中極力去發(fā)掘和培養(yǎng)他們的這些興趣。

在各司其職的比賽現(xiàn)場(chǎng)，互相照顧成為了這48小時(shí)中6個(gè)年輕人的日常狀態(tài)。何家傲說，我們一起解決問題，是志同道合的朋友更是患難之交。

“我們常說超算比賽就像F1賽事，是非常綜合的一個(gè)比賽。不僅要擁有先進(jìn)的硬件設(shè)備，同時(shí)還需要隊(duì)員們對(duì)相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用有深刻的理解，在高性能計(jì)算方面有扎實(shí)的基本功，極佳的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)對(duì)策略及語言表達(dá)能力等等?！敝笇?dǎo)教師韓文弢介紹到。

附知識(shí)點(diǎn)：競(jìng)賽比什么？不明覺厲...

正式介紹前，先來科普幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)：

超級(jí)計(jì)算（supercomputing），也稱為高性能計(jì)算（high-performance computing），是研發(fā)超級(jí)計(jì)算機(jī)（supercomputer）及其軟件和應(yīng)用的領(lǐng)域。 編程是讓計(jì)算機(jī)為解決某個(gè)問題而使用某種程序設(shè)計(jì)語言編寫程序代碼，并最終得到相應(yīng)結(jié)果的過程。為了使計(jì)算機(jī)能夠理解人的意圖，人類就必須要將需解決的問題的思路、方法、和手段通過計(jì)算機(jī)能夠理解的形式告訴計(jì)算機(jī)，使得計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)人的指令一步一步去工作，完成某種特定的任務(wù)。這種人和計(jì)算機(jī)之間交流的過程就是編程。 跑數(shù)據(jù)指編程后，為檢驗(yàn)其是否有紕漏，代入各種情況，并將其輸出結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)答案比對(duì)的過程。 NetCDF(network Common Data Form)網(wǎng)絡(luò)通用數(shù)據(jù)格式是由美國大學(xué)大氣研究協(xié)會(huì)（University Corporation for Atmospheric Research，UCAR)的Unidata項(xiàng)目科學(xué)家針對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)開發(fā)的，是一種面向數(shù)組型并適于網(wǎng)絡(luò)共享的數(shù)據(jù)的描述和編碼標(biāo)準(zhǔn)。目前，NetCDF廣泛應(yīng)用于大氣科學(xué)、水文、海洋學(xué)、環(huán)境模擬、地球物理等諸多領(lǐng)域。用戶可以借助多種方式方便地管理和操作NetCDF 數(shù)據(jù)集。

最后再來看看競(jìng)賽比什么？

比賽要求參賽隊(duì)伍在總功率3000瓦的限制條件下，自行搭建計(jì)算集群并在集群系統(tǒng)上進(jìn)行6個(gè)應(yīng)用程序的性能比拼。

在48小時(shí)的競(jìng)賽中完成超算集群的性能基本測(cè)試HPL（直譯為高性能線性系統(tǒng)軟件包）和HPCG（直譯為高性能共軛梯度），大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)，核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的穩(wěn)態(tài)求解與模擬，論文復(fù)現(xiàn)——特大地震模擬，現(xiàn)場(chǎng)公布的神秘應(yīng)用等內(nèi)容。

同時(shí)還設(shè)置了采訪、參會(huì)、海報(bào)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，成員需在比賽中向評(píng)委介紹自己優(yōu)化的應(yīng)用和正在進(jìn)行的軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)，還需要在48小時(shí)內(nèi)完成一篇在國際權(quán)威雜志具有發(fā)表能力的英文論文。

最讓隊(duì)員們憂心的神秘應(yīng)用是——WRF（The Weather Research and Forecasting Model）天氣預(yù)報(bào)模式，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，如果使用本次比賽的集群要有將近一棟樓的倍數(shù)，才能跑完整個(gè)數(shù)據(jù)?！焙渭野两忉尩剑八晕覀円?8個(gè)小時(shí)之內(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)?！?/p>

隊(duì)員們討論解決方案

評(píng)委在清華大學(xué)場(chǎng)地問詢

在多次比賽的積累中，清華團(tuán)隊(duì)?wèi){借對(duì)同類題目的了解，迅速跑完了第一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。但由于題目編譯的復(fù)雜程度超乎尋常，在比賽已經(jīng)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)的編譯問題一直沒有解決。

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“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)了問題所在，通過在編譯過程中加入NetCDF對(duì)舊版格式的支持后修復(fù)了這個(gè)問題?！?/p>

凌晨6點(diǎn)，第二個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)成功跑了起來。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。

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