北京大学获SC国际大学生超算竞赛总成绩第二名

北京时间11月20日凌晨,SC20国际大学生超算竞赛总决赛结果公布,由北京大学信息科学技术学院组建的北京大学超算队获得SC20国际大学生超算竞赛总成绩第二名的好成绩。

一、比赛介绍

SC是全球超级计算产业的顶级盛会,迄今已有31年历史。2007年在SC会议举办了第一次大学生超级计算竞赛(Student Cluster Competition, SCC)。SCC超算竞赛是SC会议的重要组成部分,与ASC超算竞赛和ISC超算竞赛并列为世界最具权威性的三大国际大学生超算竞赛。比赛有世界各地一流大学踊跃参加,被誉为高性能计算领域的“学生奥运会”。该竞赛旨在增进大学生与高性能计算产业界之间的联系,促进世界各地超算青年人才的交流,提升超算应用水平和研发能力。

SC20的SCC决赛共有19支队伍参赛,他们来自北京大学、清华大学、上海交通大学、南方科技大学、麻省理工学院、佐治亚理工学院、加州大学圣地亚哥分校、伊利诺伊大学、苏黎世联邦理工学院等国内外知名学校。

在本次比赛中,北京大学超算队由信息科学技术学院计算机系高能效计算与应用中心梁云副教授,信息科学技术学院硕士研究生付振新担任教练。6名队员均来自信息科学技术学院,其中5名来自图灵班,组成如下:

·潘樾阳(队长),信息科学技术学院2018级本科生

·许朋程(队长),信息科学技术学院2017级本科生

·樊泽嘉,信息科学技术学院2017级本科生

·杨芳源,信息科学技术学院2017级本科生

·顾宇晨,信息科学技术学院2018级本科生

·郝哲文,信息科学技术学院2019级本科生


北京大学SC20参赛队员及指导老师:前排自左至右依次是为杨芳源,顾宇晨,樊泽嘉;

后排自左至右依次是为:郝哲文,许朋程,潘樾阳,梁云


受疫情影响,此次比赛为线上举行。SCC要求各参赛队伍在总预算不超过3700美元的前提下,自行设计超算集群架构,在云端管理超算集群,并在此基础上完成3个集群性能测试和4个科学计算应用的运行。

3个集群性能测试包括:

·HPL(高度并行计算基准测试)

·HPCG(高性能共轭梯度性能测试)

·IO-500(I/O性能测试)

4个科学计算应用包括:

·CESM(通用地球模式系统)

·GROMACS(分子动力学模拟)

·论文复现(Memory-Centric X-ray CT Reconstruction with Massive Parallelization,以存储为中心的并行化CT重建算法)

·现场公布的神秘应用(miniVite,并行化图社区发现)



受新冠疫情影响,今年比赛采用了Microsoft Azure的云基础设施和CycleCloud管理平台,给参赛队伍带来了很多新的挑战。一方面,队员们需要仔细研究赛方提供的机器配置,在给定的预算下配置出高性价比、高容错性的集群配置;另一方面,由于比赛在线举办,出现了时差、线上沟通困难等各种问题。在教练的指导和队员的努力之下,北京大学超算队吸取往年经验,进行了软硬件系统性能优化、应用程序并行优化等多项有针对性的训练,克服了层层困难。在比赛中,由顾宇晨同学负责的CESM应用取得了全场该应用最高分。超算队赛前也得到北京大学计算中心樊春老师,物理学院鄢语轩同学、赞助商北京容天汇海科技有限公司的支持。

二、队伍采访

教练梁云说:“感谢学校和学院对我们超算队伍的支持。通过这几年的培养,我非常高兴能够看到很多同学都走上了和高性能计算相关的道路,超算队伍有多名同学在Stanford, MIT, UCB,PKU等高校继续深造学习,也不断的有一些新鲜的血液加入我们这个团队。”

队长许朋程说:“因为疫情,赛制和规则有了一些新的变化,对我们来说是一个挑战。同时这个比赛是一个团体的比赛,我们队员之间需要相互信任,要培养默契,但是线上使得我们很难去做到这一点,尤其是对于新加入队伍的同学来说。在今年3月到开学之前我们一直都是线上联系,一方面大家的讨论效率收到了影响,另一方面也很容易缺少热情,所以我们会制定一些任务,让同学们相互监督和鼓励,也会经常做一些小活动、小游戏去增进同学们之间的感情。”

队长潘樾阳说:“往年的比赛是限制我们搭建的集群的功率,今年因为是线上,所以变成了限制集群的预算,因此对队伍的预算管理提出了非常大的考验。我们需要思考每个应用花多少钱,这是一件对于最后的结果非常重要的事情。同时,比赛的感觉是不可替代的,经历了比赛我们才知道应该怎样安排比赛的节奏,只有做了充分的准备才不至于在比赛中手忙脚乱。

队员们说:“在比赛中我们和很多有着不同背景的老师、同学接触,学到了很多的知识。对于信科的同学来说可能跑代码是自己的专长,但是代码背后的一些专业性的知识我们需要请教更多本专业的老师和同学。而在这个过程中我们也慢慢学着怎样去与别人沟通,这种沟通既要高效的解决我们的问题,又要让对方感到舒服,对我们来说也是一种成长。”

三、队伍历史

北京大学超算队组建自2016年春天,并在2017年获得了教务部本科教学改革项目的支持。在第一次队员招募之后,随即入围了SC16大学生超算比赛的决赛。第一次参加比赛,获得了第六名的成绩,也为之后的比赛准备、人员培养打下了很好的基础。之后,超算队又陆续参加了SC17、SC19、ASC19大学生超算比赛。



在教改项目和信息科学技术学院的支持下,超算队从借用服务器到搭建自有集群,为同学们提供了比赛训练平台。还支持了同学们前往国内外参赛。除了学校内获得的支持,在超算队成长过程中,还获得了IBM,英伟达、容天、浪潮、思腾等超算相关企业的支持,包括举办小型研讨会、赞助参赛设备等,与这些公司建立了良好的友谊并扩展了同学们的视野。在整个教改项目周期,超算队招募了从15级到19级本科生四十余人。超算队是一个小学校,每年都会有新队员加入,老队员毕业,在这个过程中的交接是很重要的。今年也是第三与第四任队长的交接之年,队伍也用第二名的成绩,顺利完成了该次交接。

在教务部超算创新项目和信息科学技术学院的支持下,队伍自成立以来硕果累累,已经在高性能计算相关会议、期刊发表论文三篇(见下图),北京大学超算队在学校的支持和自身的努力之下不断成长、稳步前进,期待超算创新项目和超算团队更多的进步、成就和收获。