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清华学生夺国际“超算”总冠军 攻克困难建小“天河二号”

2015-12-24 09:37 网络 TF006

2015年12月24日讯,八台计算机通过高速交换机连接,处理器运行速率最高可达每秒钟5.6万亿次。这几乎就是一台微缩版的“天河二号”计算机。预测天气、分析基因组甚至模拟“外族入侵”,经过精心搭建平台、程序调试的“小天河”在48小时内高速运行游刃有余。

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清华大学学生夺超级计算机竞赛总冠军

这是清华大学六位本科生前不久在美国德克萨斯州交出的精彩答卷,他们最终拿下了国际大学生超级计算机竞赛的总冠军,也是大陆高校首次在该项比赛中获得总冠军。记者了解到,超级计算机在包括雾霾重污染预测预报等民生领域有广泛的用途,清华大学在这一领域已经为国家培养了大批人才。

六名“超算”高手齐聚

国际大学生超级计算机竞赛是超级计算机领域的顶级赛事,每年举办一次,吸引着世界各个国家和地区的众多高校参与。报名参加超算大赛并不是一件容易的事情,首先必须要有足够支撑高速运算的设备,也就是超级计算机,“这和我们平时用的笔记本、台式机等家用计算机完全不是一个概念。”团队成员王邈说,普通的家用笔记本电脑,运算效率不到1000亿次,他们最后参赛的超级计算机,运算效率高达每秒5.6万亿次。经过学校和老师的多方努力,终于有厂商愿意赞助符合条件的计算机服务器。

有了计算机,还得有懂行的人。幸好,清华并不缺计算机的狂热爱好者。无论是“学堂计划”、“卓越计划”还是“星火班”,各种科创平台上活跃着大量对于超级计算机痴迷的年轻人。梁盾、鲁逸沁、梁俊邦、裘捷中、卓有为、王邈,不同年级的六人参赛团队迅速集结,其中裘捷中、王邈等曾多次参加国际计算机大赛。团队还请来高性能所硕士研究生李恺威担任教练,计算机系教师翟季冬担任比赛指导教师。

王邈说,拿到试验的计算机后,他们团队起了一个名字Diablo,与一款经典游戏一样。“这是我们一位同学的实验室计算机的名字,被我们引用了。希望我们的计算机在处理数据时能够具有所向披靡的力量。”他说。

凌晨一点休息不算熬夜

今年5月,比赛报名申请获得通过,六人团队正式进入了备战状态。根据规则,主办方在今年夏天公布了比赛的5个应用程序,内容涵盖天气预测、量子力学、人类基因组等多个实际应用问题。“他们提供一系列相关应用问题的基础程序代码,我们需要做的就是等正式参赛,获得具体数据后,用我们的计算机以最快的速度跑完所有题目的程序,并获得有价值的结果。”团队成员梁俊邦对记者说。

这看似简单,其实并不容易。以天气预测为例,涉及到地理、水文等多方面的知识,队员们不可能在不知道输入数据的情况下盲目优化程序,否则要么陷入逻辑困境,永远得不到结果;要么就会得到完全相反的答案。为此,他们专门请教了学校地球系统科学研究中心的老师,尽可能找类似的数据进行模拟。

合理搭建的计算机硬件架构对于高速运行数据程序至关重要。在这方面,队员们也遇到了不少困难。“我们整个比赛一共投入了八台计算机进行组网运行,但是因为缺少足够的高速网络连接设备,整个国内备赛期间只能使用其中两台计算机进行模拟。”王邈说,这对比赛的预判提出了很高要求,“我们只有尽可能预判到时候八台机器一起运行时可能出现的故障,并准备好预案。”

比赛的准备阶段紧张而艰辛。由于团队主力都是本科生,他们本身课业压力相当大,为了准备比赛,队员几乎将所有的课余时间都用来查阅专业知识、进行前期准备。每周都有例会,不同年级的同学相互交流,遇到不能解决的问题集体讨论,以保证前期准备的进展。“凌晨1点休息?那根本就不算熬夜。”王邈说。

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