清華超算：“48小時，我們終于贏了這場戰(zhàn)役”
學生記者 鄭潤民
清華大學SC15超算團隊獲得本次國際大學生超級計算機競賽（SC15）冠軍。
當?shù)貢r間11月19日，美國德克薩斯州，國際大學生超級計算機競賽（SC15）頒獎現(xiàn)場。
當?shù)约径蠋熗?個聰明能干的小伙子在連續(xù)48個小時的鏖戰(zhàn)后，最終將SC15超算競賽總冠軍獎杯高高舉過頭頂，他知道，他們泡在實驗室里的那150多個日子，以及為此付出的汗水和努力，都值得。
這是中國大陸高校第一次在該項賽事中獲得總冠軍。至此，清華大學計算機系超算團隊包攬了今年全球超算三大賽事的全部冠軍。這也是清華計算機學科60年發(fā)展歷程和人才培養(yǎng)最新結(jié)出的碩果。
桐花萬里關(guān)山路：清華超算，即將出征
SC會議是國際超算領(lǐng)域的頂級會議，今年有11000多人注冊，國際影響力巨大。作為SC會議的重要組成部分，SC比賽是超級計算機領(lǐng)域的頂級賽事，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。比賽旨在促進大學生與工業(yè)界之間的聯(lián)系，推動世界各地區(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。
“普遍意義上來說，超算是由成千上萬臺高性能計算機通過高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成的大規(guī)模計算機集群，它的發(fā)展源于現(xiàn)代社會對計算量的巨大需求與一般處理工具計算力不足之間的矛盾。但對于研究超算的人來說，怎么樣讓超算跑得更快，怎么樣更省能源，這本身就是他們的目標。”超算團隊隊員卓有為介紹道。
回想起這半年的備賽經(jīng)歷，SC15超算團隊隊長、剛剛大四的裘捷中不由感慨：“這一路走來，真不容易啊。”
今年夏天，SC15組委會公布了今年比賽的5個應(yīng)用程序，內(nèi)容涵蓋天氣預(yù)測、量子力學、生物基因以及人口流動等多個實際應(yīng)用問題。這意味著比賽的準備階段已經(jīng)開啟。
SC15超算比賽現(xiàn)場。
作為參加過ASC、SC等多次超算比賽的“老人”，裘捷中在看到消息時，腦海中閃過一串人的名字，他們活躍在“學堂計劃”、“卓越計劃”、“星火班”等科創(chuàng)平臺，同樣對超算有著濃厚興趣。
于是，來自計算機系不同年級的6名本科生——梁盾、魯逸沁、梁俊邦、裘捷中、卓有為、王邈迅速集結(jié)，并請來高性能所碩士研究生李愷威擔任教練，本系教師翟季冬擔任比賽指導(dǎo)教師，組建起SC15參賽隊伍。
比賽的準備階段緊張而艱辛。由于團隊主力都是本科生，他們本身課業(yè)壓力相當大，為了準備比賽，隊員幾乎將所有的課余時間都用來查閱專業(yè)知識、進行前期準備。每周都有例會，不同年級的同學相互交流，遇到不能解決的問題集體討論，以保證前期準備的進展。
王邈還記得，有一天和隊友們討論完問題回宿舍時已是凌晨3點。當他經(jīng)過紫操，抬頭望見一輪皓月當空，有感于幾個月來為超算比賽付出的點點滴滴，他不禁喃喃道，“為你，千千萬萬遍”。
談到參賽備戰(zhàn)的收獲，裘捷中說，“平時在課堂上老師十分注重知識傳授，但將知識轉(zhuǎn)化為能力在平時則有所欠缺。比賽剛好為我們提供了提升能力的好機會。” 在參賽備戰(zhàn)過程中，大家努力將課堂上的知識內(nèi)化，變成解決實際問題的能力。
千淘萬漉雖辛苦：我們贏了，清華贏了！
150多個日日夜夜的辛勤付出最終迎來考驗。11月13日，清華超算團隊一行人踏上了前往SC15比賽地德克薩斯州奧斯汀市的征程。
在此之前，清華大學超算團隊已經(jīng)獲得了世界大學生超級計算機競賽（ASC15）和國際大學生超算競賽（ISC15）的冠軍。“這對我們是壓力，但更是拿冠軍的動力。” 裘捷中說。在首都機場候機時，隊員們?nèi)匀槐еP記本進行最后的測試優(yōu)化。正是這次檢測，讓他們發(fā)現(xiàn)了先前忽略的一些問題，這對他們后來奪冠十分重要。
比賽終于開始了。根據(jù)規(guī)定，參賽隊員在總功率3120瓦的限制條件下，自行搭建計算集群并在集群系統(tǒng)上完成6個應(yīng)用程序的性能比拼。比賽48小時不間斷進行，對隊員們的身心壓力極大，同時也考驗著隊員們親手搭建的高性能集群服務(wù)器的穩(wěn)定性。
隊員們不僅要在賽前對應(yīng)用程序進行廣泛的性能優(yōu)化，并且要在這48小時內(nèi)通過有效調(diào)度完成盡可能多的應(yīng)用算例，此外還要對國際超算領(lǐng)域的專家評委提出的各類問題作出準確回答。這對參賽隊伍來說，是體力和能力的雙重挑戰(zhàn)。
清華超算團隊在比賽中。
對于清華超算團隊來說，比賽并不是一帆風順的。一開始，應(yīng)用程序運行一切正常，可在最后一天晚上，在大賽的白熱化階段，監(jiān)控程序提醒有一臺機器停止運行。這時候，有個程序即將進入多機運行階段，這意味著如果一臺機器出現(xiàn)故障，之前6個小時的付出將功虧一簣。
比賽規(guī)則不允許重啟機器，任何對于機器的物理接觸都要向組委會申請。面對這種情況，負責監(jiān)控的王邈機智地采取了技術(shù)手段，讓該程序的運行速度減慢至較低水平，為修復(fù)機器贏得了寶貴的時間。
在提問和面試環(huán)節(jié)，團隊認真準備了展示幻燈片，將實驗結(jié)果都有條理地呈現(xiàn)在大屏幕上。展示環(huán)節(jié)一律使用英語，那些來自英語為母語國家的隊伍有著先天優(yōu)勢。然而“藝高人膽大”，清華團隊并不心怯，他們憑借扎實的基本功，將展示內(nèi)容向評委娓娓道來，贏得現(xiàn)場評委的一致稱贊。
最終，清華大學超算團隊以總分排名第一的優(yōu)異成績，奪得SC15國際大學生超級計算機競賽的冠軍。
“48小時，我們終于贏了這場戰(zhàn)役！”望著大屏幕上出現(xiàn)的最終結(jié)果，清華團隊的隊員們歡呼雀躍：“我們贏了，清華贏了！”
問渠那得清如許：六類課堂，百花齊放
SC15清華超算團隊的平均年齡不足21歲，這是一支極其年輕的隊伍。
在清華大學計算機系的歷史上，也曾有一個和超算團隊同樣年輕的團隊。就在60年前，新中國首臺電子模擬計算機在清華誕生，當時清華參加攻關(guān)的研究組平均年齡不到23歲。
清華大學研制出中國首臺模擬計算機——紅旗-551型非線性電子模擬計算機。
也就在同一年，清華大學開始發(fā)展計算機專業(yè)。隨后的半個多世紀里，清華大學計算機學科伴隨著中國計算機事業(yè)的發(fā)展而不斷壯大。
作為“經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和科學研究加速器”，超級計算機扮演者“理論和實驗之外的第三種科學研究手段”，實屬國之重器。它是一個國家科技創(chuàng)新能力和綜合國力的重要標志，已成為世界大國爭奪的戰(zhàn)略制高點。
2015國際超級計算大會發(fā)布了最新一期世界超級計算機500強排行榜，中國研制的“天河二號”超級計算機系統(tǒng)第六次奪冠。而“天河二號”項目的總指揮、總設(shè)計師廖湘科，就是清華大學1980級計算機系校友，他還是“天河一號”項目的總指揮及常務(wù)副總設(shè)計師。
“天河二號”超級計算機。
近年來，清華大學計算機學科發(fā)展更是成果不斷——中國高校首套百萬億次超算系統(tǒng)在清華大學全球氣候變化研究院投入建設(shè)；地球系統(tǒng)科學研究中心成立了“清華-浪潮計算地球科學青年人才基金”，旨在促進地球系統(tǒng)科學與高性能計算交叉領(lǐng)域研究；清華計算機系高性能計算研究所也致力于研發(fā)以高性能、高并發(fā)、大數(shù)據(jù)處理為特點的新型計算機體系結(jié)構(gòu)。
面臨新時期計算機領(lǐng)域迅猛發(fā)展的形勢，如何讓學生能夠更快地成長為引領(lǐng)世界計算機發(fā)展方向的人才？
鼓勵學生參加國際比賽是清華培養(yǎng)人才的一種方式。也就是在一年前的10月，清華大學發(fā)布的《清華大學關(guān)于全面深化教育教學改革的若干意見》提倡“六類課堂”，不同的課堂都是促進學生發(fā)展的機會，而國際比賽無疑是其中重要的課堂之一。新的教改方案鼓勵學生根據(jù)自身特點和發(fā)展志趣選擇多樣化的成長路徑，構(gòu)建學生自由成長的氛圍與環(huán)境。
超算團隊作為一個興趣小組，誕生于2012年。自組建以來，團隊已經(jīng)斬獲多項榮譽，包括3屆ASC冠軍、2屆ISC冠軍和1屆SC冠軍。參加本次SC比賽的隊伍中，就有1位同學來自“星火”計劃，三3位來自“闖世界”計劃，還有3位是計算機系科協(xié)骨干成員。“學校既需要傳統(tǒng)課堂，也需要‘星火班’這樣的集體，實現(xiàn)不同學科、不同年級的交流。”清華大學黨委副書記史宗愷如是說。
11月27日，在以“創(chuàng)新與挑戰(zhàn)”為主題的第一期“校長有約”活動上，清華超算團隊作為代表之一暢談了自己的感受。校長邱勇在交流會上指出，超算獲獎的動力源泉來自于同學們內(nèi)心對科學的追求。“這些斬獲大獎的同學，都有自己的夢想并執(zhí)著實現(xiàn)它們。參加比賽是一個挑戰(zhàn)自我的過程，但更重要的是過程中的成長與收獲。”
邱勇校長在“校長有約”活動上與清華超算團隊隊員自拍。
清華學生的創(chuàng)新激情，使他們在創(chuàng)新之路上越走越遠、越走越寬。
正是在這樣的過程中，對科學精神的信奉、對事物原理的質(zhì)疑與探索，深深植根于探索者的內(nèi)心，由此激發(fā)出來的靈感之光與智慧火花，象征著新時代新青年的蓬勃活力。
（清華新聞網(wǎng)12月9日電）
編輯：淑霞 蕾蕾
