近來(lái)，超算競(jìng)賽在推進(jìn)應(yīng)用和培養(yǎng)人才方面的獨(dú)特價(jià)值和巨大作用已經(jīng)得到超算專家、用戶和教育界人士的高度認(rèn)可。為提高競(jìng)賽的精彩程度并考察參賽學(xué)生的綜合能力，ASC、ISC和SC三大超算競(jìng)賽主辦方在各自的賽題設(shè)計(jì)方面都進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。如ASC14設(shè)計(jì)了參賽隊(duì)在全球最快超級(jí)計(jì)算機(jī)天河2號(hào)實(shí)戰(zhàn)演練并行優(yōu)化行業(yè)應(yīng)用的賽題并設(shè)置了e Prize獎(jiǎng)，而在剛剛在德國(guó)舉行的ISC14超算競(jìng)賽也設(shè)計(jì)了一道頗具特色的神秘應(yīng)用賽題。

今年6月在德國(guó)萊比錫舉行的ISC14超算競(jìng)賽上，競(jìng)賽組委會(huì)現(xiàn)場(chǎng)公布了本次競(jìng)賽的神秘應(yīng)用賽題規(guī)則，即要求參賽隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)重新構(gòu)建各自的超算系統(tǒng)，要求在20分鐘之內(nèi)運(yùn)行出給定的Quantum Espresso算例的正確結(jié)果，成功完成任務(wù)且運(yùn)行過(guò)程中功耗值最小的隊(duì)伍獲滿分，其余成功運(yùn)行出結(jié)果的隊(duì)伍按和第一名功耗比例給分，沒(méi)有完成任務(wù)的隊(duì)伍零分。這道神秘應(yīng)用賽題規(guī)則強(qiáng)調(diào)超算系統(tǒng)在運(yùn)算作業(yè)和時(shí)間限定情況下要求盡可能優(yōu)化運(yùn)行功耗，充分體現(xiàn)了對(duì)超算實(shí)際應(yīng)用性能功耗比的重視。這種神秘應(yīng)用的競(jìng)賽規(guī)則是首次在國(guó)際性超算競(jìng)賽采用，極大的考驗(yàn)了各參賽隊(duì)伍對(duì)超算系統(tǒng)構(gòu)建的掌控能力、應(yīng)用性能與功耗優(yōu)化的平衡設(shè)計(jì)，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作和臨場(chǎng)應(yīng)變能力，成為本次ISC14超算競(jìng)賽的最受關(guān)注賽題。

開(kāi)源量子分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件Quantum Espresso是擴(kuò)展性較好的計(jì)算密集型應(yīng)用，隨著硬件資源的增加會(huì)加快計(jì)算，但同時(shí)也會(huì)使得功耗增加。該項(xiàng)賽題的難點(diǎn)在于，優(yōu)化QE算例計(jì)算速度并非越快越好，而是要盡可能的平衡計(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，也能在運(yùn)行過(guò)程中的功耗值穩(wěn)定并盡可能小。因此，為了降低功耗，除了減少使用的計(jì)算資源(減少CPU核數(shù)甚至節(jié)點(diǎn)數(shù))，也需要對(duì)計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行“瘦身”，減掉平臺(tái)中不必要的功耗消耗，如拆除平臺(tái)上的GPU加速卡，拆除多余的內(nèi)存條，甚至在散熱條件允許的情況下拆除平臺(tái)上的風(fēng)扇等。同時(shí)，評(píng)分依據(jù)的是整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的峰值功耗，因此計(jì)算過(guò)程中功耗穩(wěn)定沒(méi)有起伏也是很重要的，這點(diǎn)可以通過(guò)應(yīng)用的計(jì)算分配，控制負(fù)載平衡，以降低功耗峰值。

經(jīng)過(guò)緊張的準(zhǔn)備和角逐，南非高性能計(jì)算中心參賽隊(duì)以最低1700W的峰值功耗成功運(yùn)行作業(yè)獲得了本題的滿分16分，來(lái)自中國(guó)的清華大學(xué)參賽隊(duì)和上海交通大學(xué)參賽隊(duì)分別以以峰值功耗2400W和2700W成功運(yùn)行作業(yè)分別獲得11.33分和10.07分，他們成為本次11支參賽隊(duì)中唯一成功完成本賽題的3支隊(duì)伍，出乎意料的是其他8只參賽隊(duì)因?yàn)楦鞣N原因出錯(cuò)最終都抱憾未能完成這道神秘賽題。

南非高性能計(jì)算中心參賽隊(duì)

清華大學(xué)參賽隊(duì)

  上海交通大學(xué)參賽隊(duì)

清華大學(xué)隊(duì)長(zhǎng)李愷威在談及這段參賽經(jīng)歷時(shí)表示，這道神秘應(yīng)用賽題非常有意思也極具挑戰(zhàn)性，這道題檢驗(yàn)了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的綜合能力水平，不僅包括系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化和硬件的穩(wěn)定性，還有對(duì)應(yīng)用的理解力以及靈活應(yīng)變的臨場(chǎng)發(fā)揮能力，才有可能在充滿不確定性的神秘應(yīng)用中挑戰(zhàn)成功。他表示，ISC和ASC超算大賽從目標(biāo)上都很明確，不僅考察參賽隊(duì)伍超算知識(shí)的全面性、理解力和創(chuàng)造性，有著共同的應(yīng)用優(yōu)化訴求，而且強(qiáng)調(diào)實(shí)際動(dòng)手能力來(lái)檢驗(yàn)對(duì)超算知識(shí)的靈活掌握。

據(jù)了解，上海交通大學(xué)和清華大學(xué)的參賽隊(duì)伍此前在ASC14超算競(jìng)賽中分別獲得總冠軍和應(yīng)用創(chuàng)新獎(jiǎng)，在ASC競(jìng)賽期間需要獨(dú)立完成整套超算系統(tǒng)的動(dòng)手搭建和調(diào)優(yōu)排錯(cuò);南非參賽隊(duì)也是從參與了南非國(guó)家超算競(jìng)賽的隊(duì)員選拔而成，由此可以明顯看出，這些隊(duì)員此前經(jīng)歷過(guò)的實(shí)際參賽動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)為此次ISC14競(jìng)賽中取得好成績(jī)打下了良好基礎(chǔ)。

新規(guī)則的ISC14神秘應(yīng)用頗有些“七步成詩(shī)”的味道，這種檢驗(yàn)“即興發(fā)揮”能力的比賽形式，也使超算大賽成為超算人才培養(yǎng)的“實(shí)戰(zhàn)課堂”，這種創(chuàng)新賽題體現(xiàn)出超算競(jìng)賽對(duì)人才知識(shí)掌握的實(shí)際動(dòng)手靈活應(yīng)用能力的重視，值得在超算競(jìng)賽中進(jìn)一步推廣。