2018 世界大學生超級計算機競賽（ASC Student Supercomputer Challenge，下稱 ASC18）于近日在南昌大學進行歷時五天的總決賽，誕生總冠軍、亞軍、e Prize 計算挑戰(zhàn)獎、最高計算性能獎和應用創(chuàng)新獎等多項大獎，并頒發(fā)總額超過 20 萬元的高額獎金。最終，清華大學成功衛(wèi)冕總冠軍，首次入圍總決賽的「黑馬」上?？萍即髮W收獲亞軍和 e Prize 計算挑戰(zhàn)獎兩項大獎，臺灣清華大學獲得最高計算性能獎。

ASC18 由亞洲超算協(xié)會、南昌大學、浪潮集團等單位聯(lián)合舉辦，共有來自北美洲、南美洲、非洲、亞洲、歐洲、大洋洲等 6 大洲、全球 300 多支大學生隊伍報名參賽，再度刷新了往屆參與人數(shù)。

據(jù)雷鋒網(wǎng) AI 研習社了解，ASC18 的初賽賽題包括 AI 相關(guān)的機器閱讀理解賽題 Answer Prediction for Search Query、生命科學冷凍電鏡應用 Relion 及超算基準測試 HPL&HPCG 三項應用測試優(yōu)化。根據(jù)比賽要求，團隊需要在 3000W 的總功耗條件下設(shè)計超算系統(tǒng)方案。參賽隊伍如何對計算性能、功耗控制、高速網(wǎng)絡、加速器、軟件環(huán)境進行綜合考量，并設(shè)計出符合比賽規(guī)定的超算系統(tǒng)設(shè)計方案，這也是 ASC18 評審委員會的重要評估標準。

• Answer Prediction for Search Query 基于 CNTK 深度學習框架，團隊需要獨立開發(fā)機器閱讀理解和問答的算法模型，使用最新超算技術(shù)結(jié)合 MS MARCO 數(shù)據(jù)集進行訓練，以試圖讓機器更準確地回答問題。據(jù)悉，e Prize 獎項即是專門為本賽題所設(shè)置的單項大獎。

• 生命科學冷凍電鏡應用 冷凍電鏡技術(shù)能夠幫助突破傳統(tǒng) X 射線、傳統(tǒng)晶體學長期無法解決的結(jié)構(gòu)生物學領(lǐng)域問題。

• HPL&HPCG 是國際通行的超算基準測試標準，要求超算系統(tǒng)的運算性能、內(nèi)存容量、帶寬以及互連性能之間取得平衡。與廣泛使用的 HPL 基準測試相比，HPCG 評測標準更加復雜，但 HPCG 更容易反映出有限元法和流體分析等超算實際應用的性能。

經(jīng)過初賽的激烈角逐，主辦方最終從 300 多支隊伍中甄選出 20 支團隊進軍決賽。具備強大競爭力的高校不在少數(shù)，比如曾包攬 2015 年 ASC、ISC、SC 總冠軍的清華大學；曾獲 ASC14 最高計算性能獎的中山大學；曾獲 ASC13 MIC 應用優(yōu)化性能獎和 ISC13 最高計算性能獎的華中科技大學等。當然，也有包括上?？萍即髮W、南昌大學等首次參與 ASC 的高校團隊。今年共有五支海外團隊參與 ASC18，包括德國埃爾朗根-紐倫堡大學、俄羅斯圣彼得堡國立大學、匈牙利米什科爾茨大學、泰國農(nóng)業(yè)大學及美國德州 A&M 大學等高校。

在初賽三大命題的基礎(chǔ)上，ASC18 總決賽增加了 NASA Langley 研究中心最新開源的計算流體力學軟件 CFL3D 及神秘應用 SIESTA。

此次 ASC18 上，以臺灣清華大學為代表，共有 11 支參賽團隊打破了浮點性能賽會紀錄。ASC18 競賽評審委員會主席莫則堯研究員在回顧比賽時，提及了新一年 ASC 的三個最大亮點。

• 我們超級計算技術(shù)得到了飛速發(fā)展，我們的參賽隊伍水平也有明顯的提高，兩項綜合起來，才有這樣的好成績。；

• 其次，參賽隊伍的持續(xù)增長。ASC 超算競賽的一個主要出發(fā)點就是培養(yǎng)人才，今年有 300 多支隊伍參賽。青海大學隊伍來了，還拿了 HPL 第二名的好成績。當然還有東道主——南昌也取得了很好的成績，這也是我們新的突破。還有一些大學持續(xù)保持了比較良好的競技狀態(tài)。

• 第三個亮點是 ePrize 獎的 AI 應用。當前，超算越來越成為 AI 的支撐技術(shù)。該賽題針對網(wǎng)上提出的問題進行回答，回答是否精準是衡量指標，這就需要計算機準確理解問題的內(nèi)涵。這一次我們?nèi)〉昧撕芎玫某煽?。這三個方面給了我很深的印象。

在與莫則堯研究員交流的時候，他告訴雷鋒網(wǎng) AI 研習社，從競賽的角度來看，一個好的超算系統(tǒng)應該具備三個特征。

• 首先要達到功耗要求。整個比賽環(huán)境限制了 3000W 的實時總功耗，也是對選手如何調(diào)配資源，構(gòu)建「綠色」系統(tǒng)的一個重要考驗。

• 其次，系統(tǒng)的性能需要達到一個性能綜合平衡的狀態(tài)，也就是所謂的應用上的「通用性」。當前，科學計算是一類應用，大數(shù)據(jù)和深度學習是一類。在設(shè)置賽題的時候，組委會特意涵蓋了目前超算運用的主要分支，這也對團隊的架構(gòu)設(shè)計規(guī)劃提出了更高的要求。

• 第三點則是穩(wěn)定、可靠性。一個系統(tǒng)要真正能應用于實際產(chǎn)業(yè)，不能經(jīng)常出各種問題。

清華衛(wèi)冕，實至名歸

上屆冠軍清華大學代表隊是今年 ASC18 的奪冠熱門。

在 20 強隊伍中，清華大學完成賽題數(shù)量最多，且多項賽題中均取得佳績，毫無懸念摘得總冠軍。清華大學的李北辰同學告訴筆者，這是他第五次參與超算系列賽事，也是第二次參與 ASC。而團隊中的其它成員都至少有一次參與超算賽事的經(jīng)驗，因此可謂是一支訓練有素的精良隊伍。此外，李北辰也提及了他們在確定機器配置時的一些心得體會，在性能與功耗之間取得平衡。比如，他們在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，生命科學冷凍電鏡應用 Relion 在增加硬件的條件下性能并不會有明顯提升。這些經(jīng)驗都為清華大學代表隊的成功打下了扎實基礎(chǔ)，衛(wèi)冕冠軍可謂實至名歸。

「黑馬」上科大，挑戰(zhàn) AI 閱讀理解

首次入圍 ASC 總決賽的上?？萍即髮W代表隊斬獲了亞軍和 e Prize 計算挑戰(zhàn)獎，成為 ASC18 的最大「黑馬」。其在人工智能機器閱讀理解賽題中，針對模型算法和訓練性能提出了自己獨特的創(chuàng)新及改進，8 小時內(nèi)完成大規(guī)模數(shù)據(jù)集的并行模型訓練，并實現(xiàn) 46.46 的高預測精度，接近世界前沿先進水平，獲得 e Prize 計算挑戰(zhàn)大獎。

上?？萍即髮W是以全隊第一的成績進軍決賽的。在比賽現(xiàn)場與微軟代表交流時，他們也對上?？萍即髮W在閱讀理解賽題所表現(xiàn)的突出成績感到非常驚喜。

上?？萍即髮W的殷樹老師在采訪中表示，他們的主要策略是跟蹤學界的潮流，從前沿成果中吸取經(jīng)驗，選取一些高效的部分加入到模型當中去。此外他也提及，上?？萍即髮W的教學理念，教學方式，與傳統(tǒng)高校有著相當大的不同，學生在課堂上就已經(jīng)大量積累了編程實戰(zhàn)和結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)驗，且學校對學生們參加各類比賽也持鼓勵和肯定的態(tài)度。此外，學校內(nèi)還有一個學生社團 Geek Pie，在本次召集 ASC 比賽團隊的過程中起到了非常重要的作用。

人工智能與超算的結(jié)合并非首次在 ASC 賽場上出現(xiàn)，在 ASC16 上，選手需要對涉及英文、中文普通話、四川方言三個語種共約 60 萬條科大訊飛提供的語音數(shù)據(jù)實現(xiàn)高準確度訓練模型；而在 ASC17 中，圍繞百度提供的歷史交通大數(shù)據(jù)，團隊需要對深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行優(yōu)化，對早高峰的道路交通進行預測。而今年 ASC18 比賽采用的則是一個比 SQuAD 更具難度的機器閱讀理解與問答數(shù)據(jù)集——微軟 MS MARCO。

此次 ASC18 競賽的初賽階段，微軟提供了該數(shù)據(jù)集中的部分數(shù)據(jù)供訓練模型使用，并提供了基于 CNTK 的基準代碼和相關(guān)論文讓團隊們參考。而在決賽階段，微軟提供了一個全新測試集供選手們挑戰(zhàn)。

這一賽題基于各參賽隊訓練模型的機器閱讀理解回答預測的準確率，對快速學習機器閱讀理解與問答的算法特點，熟練應用 CNTK 深度學習框架提出了更高的要求。由于賽題的數(shù)據(jù)集規(guī)模較大，如何充分發(fā)掘利用超算硬件的計算潛力也成為贏得比賽的關(guān)鍵?！窤SC18 的人工智能賽題要求參賽隊伍自己動手開發(fā)機器閱讀理解的算法模型，運用最新超算技術(shù)來加速訓練速度及提高精度，更要用真實的問題數(shù)據(jù)集來驗證模型訓練的成果。」

而臺灣清華大學代表隊采用浪潮 AI 超算服務器配置 Tesla GPU 加速卡構(gòu)建了先進的異構(gòu)加速超算系統(tǒng)，在 3000W 功耗約束下實現(xiàn)整體系統(tǒng) 42.99 萬億次/秒的持續(xù)浮點運算性能，大幅刷新了 ASC17 創(chuàng)下的賽事紀錄，獲得最高計算性能獎。

今年的東道主南昌大學也有代表隊首次進入決賽圈，南昌大學朱友林副校長在采訪中也表示，南昌大學未來將在五個方面培養(yǎng) HPC&AI 相關(guān)的人才。

• 第一，南昌大學已經(jīng)決定要成立人工智能研究院，這是一個校級研究院，旨在加強人工智能方面的研究。

• 第二，南昌大學已經(jīng)搭建起深度計算平臺同時與浙江大學合作成立了虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究中心，與浪潮合作建立了高性能計算實驗室，為我們開展有關(guān)研究提供了一定的條件。

• 第四，南昌大學去年申請獲批了「數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術(shù)」本科專業(yè)，今年準備招生，培養(yǎng)有關(guān)高素質(zhì)人才。

• 第五，南昌大學也開設(shè)了一門名為「大學生超算系統(tǒng)設(shè)計與應用」的課程，一方面是希望向更多學生普及超算知識，另一方面也為參加高水平 ASC 賽事打好人才方面的基礎(chǔ)。

ASC 是由亞洲發(fā)起的世界最大規(guī)模的大學生超算競賽。由中國在 2012 年倡議成立?！窤SC 旨在通過超算賽事，推動各國及地區(qū)間超算青年人才交流和培養(yǎng)，提升超算應用水平和研發(fā)能力，發(fā)揮超算的科技驅(qū)動力，促進科技與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新?！蛊駷橹?，ASC 競賽已吸引全球超過 5500 名年輕人才參與，參賽隊伍總數(shù)超過 1100 支。

莫則堯研究員在采訪時強調(diào)，ASC 競賽的定位首先是培養(yǎng)人才，第二是要推動超算技術(shù)的普及。正如 ASC 競賽發(fā)起人、中國工程院院士王恩東所說，「我們希望 ASC 不僅是一個全球化的超算賽事，也會成為一個全球超算領(lǐng)域的交流平臺，在全球化的產(chǎn)業(yè)交流和發(fā)展中，發(fā)揮越來越重要的作用，這也是我們下一步的工作重點?！古c此同時王恩東也表示，未來組委會將繼續(xù)與各方攜手，在賽制、賽題和賽事組織方面增強投入，并希望 ASC 能夠成為一個公共平臺，讓不同領(lǐng)域、不同國家和地區(qū)的技術(shù)專家和機構(gòu)進行深入交流，讓各個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)能夠更好地協(xié)同，從而推動整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。雷鋒網(wǎng)也同樣期待，下一賽季的 ASC 能帶給我們更多精彩！

雷峰網(wǎng)原創(chuàng)文章，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。詳情見轉(zhuǎn)載須知。