2021-05-22 图片:何家美 甄晨冉 胡杰 编辑:张万地 责编:张培科 何家美
5月12日,ASC20-21(ASC Student Supercomputer Challenge)世界大学生超级计算机竞赛总决赛在深圳南方科技大学落下帷幕。由计算机与信息技术学院高嘉伟老师指导,2017级郭永强,2018级潘文杰、廖常越、张飞飞和2020级唐承捷组成的山西大学超算队创造了我校参加该项赛事中的2项新纪录:与清华大学、北京大学等高校代表队同获一等奖,总成绩排名全球第七;在打破计算性能世界纪录之后,与清华大学、北京航空航天大学同获“应用创新奖”。这支队伍背后有哪些故事呢?今天,让我们一起聆听一段关于山西大学超算队的故事吧......
初见篇
恰同学少年,风华正茂
队员是队伍力量的核心,是维持整支队伍运作的新鲜血液。队员的选择对队伍整体至关重要,挑选精兵良将才能打一场胜仗。队长郭永强直言:“我是19年10月份开始准备比赛,同时开始组织超算队招新,然后对他们进行笔试面试,紧接着就开始集训。”在被问到如何与队友相识时,队长笑道:“举一个例子,唐承捷,我们都在开源软件协会的社团群里,他在群里非常活跃,对计算机比较了解,我便找上了他。另外三个,我们是在CCF山西大学学生分会相识的,对ASC都很感兴趣,动手能力也不错,并且也都通过了集训队考核。”
奋斗篇
一载蛰伏,一鸣惊人
(郭永强,2017级计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业本科生,曾任CCF山西大学学生分会执行委员,山西大学超算队队长,比赛中负责压功耗和计算性能赛题,该赛题打破了世界纪录)
赛前的训练至关重要,赛场上看似简单的数据背后都要付出无数的心血和努力。队员们在汗水汇集的江河里,将比赛之舟驶向了理想的彼岸。由于疫情的原因,ASC2020和ASC2021合并成ASC20-21,因此山西大学超算队准备了接近两年。回忆起赛前的训练,队长说:“我们平时集中训练较多,经常在实验室和机房里讨论赛题,晚上讨论到院楼锁门也是常有的事情。平常一有时间大家基本上也都泡在实验室里。”
平时基础训练井然有序进行着,赛前山西大学超算队还进行了加强训练。据了解,队伍在五一放假前一周进行了封闭式训练,在五一放假期间全部时间都在实验室。
(廖常越,2018级计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业本科生,现任CCF山西大学学生分会候任主席,山西大学超算队队员,在比赛中负责人工智能自然语言处理赛题,取得了单项第一的成绩)
群才毕集山西大学超算队,赛前训练一丝不紊进行着。如何开发团队最大潜力,充分发挥每一位队员的特长,分工合作至关重要。在被问及队内是如何分工时,队员潘文杰说:“主要是队长根据我们个人擅长的专业领域来进行分工。我和唐承捷擅长硬件和分布式计算,负责Linux赛题中的量子计算赛题;张飞飞擅长CPU架构下的并行代码调优,负责Linux赛题中的脉冲星搜索赛题;廖常越擅长AI技术则负责人工智能自然语言处理赛题;我们队长比赛经验丰富综合能力较强最后就由他负责压功耗和计算性能赛题。”
(潘文杰,2018级计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业本科生,现任CCF山西大学学生分会主席,山西大学超算队队员,擅长分布式计算,在比赛中与唐承捷同学一起负责量子计算赛题)
威尔逊曾说“要有自信,然后全力以赴——假如具有这种观念,任何事情十之八九都能成功。”赛前队长郭永强便立下一个“小目标”——打破上一届创下的计算性能赛题世界记录。他说:“我去年便有这个想法。经过一年的训练和老师们的指导,我觉得我们超算队的能力在整体上有所突破,奈何去年比赛未如期举办。今年,由我带队,这种想法更加强烈。一定要带大家干出点什么!”
(张飞飞,2018级计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业本科生,现任CCF山西大学学生分会执行委员,山西大学超算队队员,擅长服务器端大型软件的部署以及CPU架构下的并行代码调优,在比赛中负责脉冲星赛题板块)
在提及训练中有什么印象深刻的事情时,作为寒假留在学校的河北籍学生张飞飞深有感触:“最让我印象深刻的是寒假留校的那段时光。疫情来势汹汹,刚开始有点儿慌,好在学校立刻给我们河北籍留校学生安排了免费的住宿,吃饭热水淋浴洗衣都很方便,楼管阿姨和辅导员也经常嘘寒问暖,在我脚受伤时学院李悦书记还曾借给我车子。感谢学校领导、学院领导、指导教师和班主任冒着严寒来看望我,并发放了慰问金和慰问品。学校对我的悉心照顾让我有了更多的时间和精力来准备比赛。这段温馨的经历让我难以忘却,现在回想起来还记忆犹新。”
(唐承捷,2020级计算机与信息技术学院计算机科学与技术专业本科生,山西大学超算队队员,专攻硬件,在比赛中与潘文杰同学一起负责量子计算赛题)
拥有过硬的专业素质,具备埋头苦干的勤劳品性,怀着赤诚的母校情怀,在此次比赛上大放异彩,取得优异成绩,这样的队伍值得我们点赞!
激战篇
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。
刚到深圳,就出现了一个小插曲。还没出机场,队长郭永强就因为体温过高被拦了下来。原来因为南北方温差过大,他没有及时增减衣物而体温过高,在机场等待了半小时体温正常后队伍才顺利到达深圳。
决赛前两天主要任务是组建自己的小型超算系统,并保证该系统在3000W功耗下完美运行各个赛题。“比赛中控制功耗很重要,难度也相对较大。我们在两天内进行了具体分工,并且将压功耗这件事决定下来。搭建硬件在ASC2019的时候我们用了整整两天时间,在今年我们只搭建了半天不到,也是运气比较好,找到了比较好的方式打了一套‘组合拳’。”队长郭永强介绍道。压功耗需要多方面的控制,需要团队成员之间的相互配合,最后由队长进行总调控以保证集群以最佳性能运行各个赛题。因赛制要求,在固定的功耗下如何取得最佳成绩,也需要队员间的齐心协力和把握好对赛题的取舍,有时甚至要牺牲自己负责的赛题以保证团队效益最大化。对此队员们没有一句怨言:“我们是一个团队,要相互配合,劲往一处使。人心齐泰山移。”
尽管团队配合紧密,但面对如此大型比赛紧张在所难免。当被问到是否会紧张时,大家都表示“那肯定会很紧张,跟预想的不太一样。”比赛中有两个赛题同时运行,中午吃饭之前团队才将代码改完,下午还遇到许多问题,导致题目没有完全运行起来。又因过于紧张忘了将HPCG提前试验运行,比赛只有一次机会,面对突如其来的困境,队员们立刻冷静下来,寻找对策,最终在当天比赛结束前十几分钟有条不紊地完成了赛题。在HPCG基准测试中实现了1879GFLOPS的浮点计算性能,同样也刷新了世界纪录。
比赛过程中有坎坷,亦有意料之外的收获。“人工智能赛题跟之前准备得不太一样。”负责这部分赛题的队员廖常越回忆道。在进行这一部分赛题时,面对全新的模型,山西大学超算队随机应变,在硬件上选择多机并行,采用准备的多套方案与优化策略。但是这一大胆的尝试却无法保证结果的正确性。因此,为了得出采用新方法后的正确结果,从上午到下午,整个团队一直守在电脑前,一遍遍推演着运算过程,连午饭都没有吃,直到下午运行出正确答案,大家才长舒一口气。经过大家的不懈努力,最终人工智能赛题在准确率和训练时间两方面均取得优异成绩,获得人工智能赛题单项第一的成绩,与清华大学、北京航天航空大学一同获得”应用创新奖”。
”夺得第一离不开老师,学院和学校的支持。我们学院在自然语言处理这个研究方向做得很出色,并且是教育部重点实验室。学院里优秀的老师们给了我很多支持和启发,特别是王文剑院长一直以来对我在学习路线上的指导,以及廖健和谭红叶老师在自然语言处理任务上给我的支持,这些都帮助我夯实基础,快速成长。学院也提供给我们足够的硬件支持,使我们能够反复进行实验。我们取得的成绩离不开学院和学校的大力支持。“队员廖常越补充道。
在被问及有没有提前预料到这一结果时,队长郭永强说:“在计算性能赛题打破世界纪录算是预料之中,而在人工智能赛题上获得应用创新奖却是我们没有预料到的,我们在颁奖典礼上才得知这个成绩,当时还挺激动的。”负责该赛题的队员廖常越回忆说:“在成功使用分布式训练将模型部署到多个节点并精准控制集群功耗时,有预料到会取得一个比较理想的成绩,但取得第一名是在预料之外。”所谓的意料之外实际上是队员们不断练习、调试的结果;是队员们云淡风轻地说吃不上饭的背后勤耕不辍的结果;是整个团队在我们看不到的地方无限努力的结果。
上天从不会辜负每个努力奋斗的人,将近两载的不断训练,一整天心思全扑在赛题上茶饭不思,一整天盯着电脑到最后腰疼得伸不直……功夫不负有心人,终于在3000W功耗约束下实现整体系统76.71万亿次/秒的HPL持续浮点运算性能,打破了计算性能世界纪录!充分的准备、过硬的技术都为最终的胜利奠基。过硬的专业知识技能加之“泰山崩于前面不改色,黄河决于口心不惊慌”的沉稳让他们在这次比赛中获得了突出的成绩。
(我校超算队与北京大学超算队合影留念)
古语云“单丝不成线,独木不成林”。近些年来,我校与北京大学的交流合作日渐增多。在ASC20-21大赛中,一群热爱超算的大学生齐聚一堂,迸发出智慧无极限的创新热情。赛场如战场,但又区别于战场。既有看不见的硝烟,亦有交流协作、思想上的碰撞。通过这一平台,我校超算队和其他院校的同学进行了更深一步的讨论交流,彼此相互学习,收获颇多。
尾声
天涯海角有尽处,唯有师恩无限期。
这次比赛的优异成绩离不开队员们的勤奋严实和一年如一日的坚持训练,更离不开指导老师高嘉伟老师的悉心指导和陪伴。
比完赛后,高老师带他们去吃了庆功宴,让他们好好放松一下。在谈及指导老师的时候,队员们都十分感激和敬佩。队长郭永强说:“没有老师的支持很多事情我们是难以完成的。在整个过程中,老师对我们的要求基本上是有求必应,我们需要什么东西,他都尽他最大的努力去满足我们。”队员唐承捷谈起高老师时满是感谢:“在临近比赛时,老师两天开一次会。对我们而言,他不仅仅是我们的指导老师,更是我们的精神支柱。”
高老师对团队的指导不仅是在技术上,更是在生活的方方面面。在前期团队训练时,大家都会戴着耳机听着音乐沉浸在自己的技术领域里。有一次,高老师无意间发现了这个小细节。第二天便买了一个音箱带到了实验室,让他们以后用音箱放音乐,还一再叮嘱我们不要总是戴着耳机,对听力伤害很大。
“一朝沐春雨,一生念师恩。”教诲如春风,师恩深似海。除了指导老师的教导,山西大学超算队获得如此佳绩也离不开学校各方面的鼎力相助。感谢学校、教务处、学院对我们超算队的大力支持;学院在设备方面有求必应、全力支持,让我们可以全力以赴参加比赛;感谢计算机与信息技术学院杨贵、廖健、高俊杰和理论物理研究所牛家树等老师对我们的帮助与信任。最后还要对在”最佳人气奖“评选过程中为山西大学投票的12063位师生、家长及社会各界人士表示衷心的感谢!
团队寄语
不负初心早为之所,满怀希望所向披靡。
在谈及对下一届和学弟学妹们有什么寄语时,队长郭永强谦虚地表示,其实谈不上什么寄语,就作为学长跟他们谈谈心。
队长郭永强:“早做选择,早做打算,提早想清楚自己要干什么。”
队员张飞飞对于这一观点表示赞同,并补充道:“不仅要提早做决定,还要学会及时掌握有效信息,而后尽早走出舒适区,勇于尝试新事物,打破信息壁垒。”
队员潘文杰从另外一个维度,希望大家可以“跟着优秀的人做优秀的事。”
队员廖常越摸摸头而后很郑重地说:“很多问题不是能不能解决,是该怎么解决,要好好学习天天向上,学习是学生应该做得最基础的事情。”
队员唐承捷:“希望山西大学超算队更上一层楼,希望大家能因热爱迎万难,眼看前方满怀希望。”
”从19年下半年开始筹划,历时一年多,多少个日日夜夜在实验室一遍遍推理验算,多少次在挫折失败后重新爬起来。山顶风景很美,可爬山的过程并不美丽。即使前路坎坷不平,也会咬牙前行。登崇俊良需要毅力,求真至善更离不开坚持。回想这一年多,队长郭永强深有感触:“参加完这个比赛,我觉得自己的大学生涯才圆满结束,我才算真正的毕业,我的大学青春才算划上一个完整的句号。”
从初遇,到相知,到奋斗,到参加比赛,到现在,甚至到未来,他们将校徽印在队服上,将校训刻在心里,他们就是“不羡慕鸳鸯不羡仙,一行代码调一天”的山西大学超算队!