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上海交大廖秋承:超算竞赛给大学生种下计算的种子

导言:10月29日,ASC世界大学生超算竞赛是一场怎样的比赛?对于拥有4年参赛经历的廖秋承来说,ASC不仅是比赛,更是改变人生的契机。非计算机专业出身的他因为ASC接触超算,热爱超算,从队员成长为指导老师,更选择将超算作为自己的终生事业。在今年初的ASC20启动会上,廖老师作为指导老师代表发言,讲述了他对ASC超算竞赛的感悟和体会。

  10月29日,ASC世界大学生超算竞赛是一场怎样的比赛?对于拥有4年参赛经历的廖秋承来说,ASC不仅是比赛,更是改变人生的契机。非计算机专业出身的他因为ASC接触超算,热爱超算,从队员成长为指导老师,更选择将超算作为自己的终生事业。在今年初的ASC20启动会上,廖老师作为指导老师代表发言,讲述了他对ASC超算竞赛的感悟和体会。

  以下是廖秋承老师的演讲实录。

  各位专家,各位老师,各位媒体朋友大家好。

  我是上海交通大学代表队的指导老师廖秋承。上海交通大学从2013年开始参加ASC,至今为止参加了七届比赛,共获得一个冠军,一个亚军,一个e Prize和4个应用创新奖。2020年是我个人第5年参加比赛,从一名队员到一名指导老师,中间走过的路程激动人心又坎坷曲折。交通大学2013年建成国内高校第一台超级计算机π1.0,今年建成了π2.0,这个过程中无数科研成果从这两台超级计算机上诞生。包括中国第一个全国性的儿童早期白血病数据库、目前世界上最大规模的4.3万亿个粒子N体问题模拟、比串行版本加速1.8万倍的BTE算法等,很多重要的成果都有ASC竞赛队员的参与。

  种下计算的种子

  ASC不仅是让大学生参加超算比赛、深刻了解超算的平台,更为高校提供了人才培养机制,让高校从中获取高性能计算专业人才。我时常跟学生打比方,如果说戈登・贝尔奖和Top500是超算届的达喀尔拉力赛和F1比赛,ASC就是超算界的卡丁车竞赛。一个车手想成长为F1赛车手,他从非常小的时候就要接受卡丁车专业训练,连续十几年的时间里一直接受各种各样的赛车训练知识、引擎的知识,学习如何掌控重力、牵引力,轮胎管理和底盘管理等等。超算竞赛就像卡丁车竞赛,教会学生如何管理一个复杂系统,从芯片微架构体系结构,到芯片间的互联,节点的互联,到操作系统,调优到建模。从来没有一个比赛像ASC比赛这样,把所有方面全部结合在一起,这也给学生带来非常大的挑战。

  根据我个人统计,每年可能有超过40名本科生在我们实验室学习,但最后只有5个人的名字出现在ASC的奖状上,这中间的淘汰机制非常残酷,只有在这样残酷的条件下才有可能得到最优秀的学生。超算竞赛是一粒种子,给大学生种下了计算的种子,就像原始人拿到的第一个工具一样,原始人拿到第一个手动工具之后开始开天辟地,而我们拿到算力以后开始改变世界,让我们的生活变得更加美好。  

上海交大廖秋承:超算竞赛给大学生种下计算的种子

  廖秋承(右三)与队友们获得ASC16超算竞赛亚军让学生发挥最大创造力

  ASC不仅是播撒种子的平台还是创新的平台,上海交通大学代表队在这几年比赛中干过疯狂的事情。2016年为DNN模型创建了18层的令牌环,达到了决赛中苛刻的精度和速度要求。2017年我们第一次在PCIE SSD上使用了并行文件系统BeeGFS。2018年我们打磨了散热器,更换了高性能的硅脂,改变服务器的散热策略,使得我们在南昌大学酷热的场地还能保持服务器的正常运行。2019年我们第一次在每一台服务器节点上用了两块Omni-Path 100G的网卡,从而实现了全场最快的CESM模拟,当然因为一些原因我们的CESM并没有拿到奖。

  所以大家可以看到,ASC不仅是一个播撒种子的平台,还是一个让学生发挥他们最大创造力的平台,你有非常多在正式生产集群上无法用的技能技巧和奇思妙想。虽然在ASC的赛场上,这些技巧并不会扭转乾坤,甚至根据我的经验,它们大部分都失败了,但是最后这些技巧越来越成熟后,却有可能真正用在生产环境和高校的科研中。2019年π2.0帮助上海交通大学一位老师进行了北冰洋洋面和洋面下的气候模拟,用的正是CESM的模型,他经过我们的竞赛队员帮助,在π2.0集群上非常高效地完成之前无法运行起来的模拟。

  今年我们第一次以超算工程师和学科主要科学家合作的模式,从零开始研发一个内燃机摩擦学模拟程序,在研发成功后,这将是国际上摩擦学领域第一个二维滑动平面进行多尺度摩擦特性研究的程序。大家可以看到,ASC比赛不仅仅是让学生玩得爽的比赛,还让算力应用到日常科研中,让高校和各领域学科的科学家都从中受益。  

上海交大廖秋承:超算竞赛给大学生种下计算的种子

  廖老师(左一)带领上海交大超算队获得ASC19一等奖建立超算交流平台

  更重要的,ASC为我们建立一个交流的平台,我记得去年我去SC,赛事主席Rebecca Hartman-Baker给我们说的第一句话是,你们这16个队伍里有15个队伍会输。仔细想想确实是这样,只有一个队伍会赢,我们为什么还要参加这个比赛?我说一个真实的故事,有一个大学是ASC的参赛代表队,埃尔朗根纽伦堡大学,这个大学大家可能没有听说过,但是负责这个大学代表队的实验室两位教授Gerhard Wellein和Gerog Hager,是高性能计算和芯片体系结构性能模型ECM的创始人,也是非常著名的高性能计算著作《Introduction to High Performance Computing for Scientists and Engineers》的作者,正是通过这个比赛,我们和他们有了很多的学术交流。

  今年我们会看到ETH,非常著名的老牌大学来到中国,HPC领域著名的Torsten Hoefler教授就在他们的团队里,他在去年SC拿到了戈登贝尔奖,也拿到了Best Paper,如果他们今年能来到中国,希望我们很多代表队有机会和这样一位大师能够面对面的交流。

  综合以上,我想说ASC不仅仅给我们带来无数的荣誉,无数的历练,无数的精彩,还给我们整个高性能计算的生态圈注入了新鲜的血液。今年的题目里有一个题“QuEST”,使我想起了13年的同学,他是通过HPC比赛了解到HPC的相关知识,目前在从事量子计算的研究。有无数的学生从ASC里发现了计算的潜力,在各个行业,有的去了金融公司,有的去了互联网公司。这是一棵大树,希望我能和浪潮、亚洲超算协会和其他为这项比赛辛勤付出的人一起,把这棵大树慢慢培养长大,最后长成参天大树,让全人类都享受到计算带来的强大力量。

  谢谢大家。