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忘掉“闯三关”,去成为超算“摆渡人”

9月14

        还记得此前不久人力资源和社会保障部发布的“2020 年北京市外来新生代农民工监测报告”吗?在这份报告中,以IT程序员为代表的“信息传输、软件和信息技术服务业”从业者被称为“新生代农民工”,程序员们“码农”的身份被“官方认证”,引起了行业内人士一系列自嘲式调侃。
        调侃归调侃,“码农”们对世界的改变有目共睹。他们穿着一成不变的格子衫、背着大同小异的双肩包,其貌不扬、行色匆匆。有时候或许很难想象——居然就是这群人,让这个世界变得越来越“摩登”。


搅起一池春水,从ACM到IPCC
      成立于1946年(一说为1947年)的国际计算机学会(英文简写为ACM)是全世界IT精英的大本营。作为全世界计算机领域影响力最大的专业学术组织,ACM现在在130多个国家和地区拥有超过10万名会员。世界计算机领域最权威奖项“图灵奖”就是ACM评出的。



        同时,ACM是一个科学性和教育性兼具的计算机学会。为了发现和培养计算机科学顶尖人才,ACM已持续40年举办“国际大学生程序设计竞赛”(ICPC),给有志于成为优秀程序员的青年学生提供充分施展编程天才的舞台,目前已经成为全球最具影响力的大学生程序设计竞赛。
        近年来,随着超算应用的场景日益丰富、超级算力日益可及,发现和培养超级计算机应用技术人才,正成为ACM一项重要的任务——降低超算应用门槛,对算力与应用之间的适配和优化必不可少。可喜的是,ACM在中国的办事机构——ACM中国,则率先挑起了这一重任的大梁。
        用中国计算学会高性能计算专业委员会秘书长、ACM中国高性能计算专家委员会主席张云泉的话来说,直至今天,超算仍然有点“高不可攀”、门槛还不够低、还不够“出圈儿”;要搅动超算这个“深水池塘”,还要进一步推广和普及。
“IPCC”就是搅皱超算这一池春水的那个“石子”。
        在ACM中国的支持下,由ACM中国高性能计算专委会主办的“ACM中国‘国际并行计算挑战赛’”(简称IPCC)在2020年正式登上历史舞台。


忘掉“闯三关”,做超算“摆渡人”
        想必会有人问:2020年,疫情那么严重,举办一个国际性的竞赛?怎么可能?
        这就不得不说IPCC赛事的特色了。
        不同于其他的国际性超算竞赛,IPCC对参赛选手非常友好。可以简单对比一下。以世界大学生超算竞赛(SC大赛)和国际大学生超算竞赛(ISC大赛)为例,师生们要参加这类超算竞赛,在真刀真枪地上场之前,要闯三道关:
        第一,“厂商关”,SC和ISC大赛将硬件搭建能力作为其中一项考核内容,不提供参赛设备,那么参赛队伍必须要找到愿意提供硬件设施的厂商赞助设备;
        第二,“硬件关”,如第一条提到,机器的搭建本身就很有门槛,非专业人才不能物尽其用,难以发掘机器设备最优硬件性能,这就要求参赛队伍中必须要有懂硬件的行家里手;
        第三,“海关”,对你没看错,是边防的那个海关——SC大赛和ISC大赛作为需要现场参赛的国际赛事,不同国家和地区的参赛队伍要携机器到指定现场组装参赛,那么无论设备和人,都要经过海关这一必经之地。新冠肺炎疫情之下,这一关尤其难过。
        相形之下,IPCC大赛不用闯上面这三关。这是因为,IPCC专注于考察和选拔超算应用人才,关注的是超算软件的调优、超算应用如何经他们之手变得更加“顺滑”。
        换言之,IPCC的参赛者不必成为超级算力建设者——这大可由专业人士去做——只需要成为超算的“摆渡人”,他们把超算这些“大块头”驯服,再让超算发挥更多宝贵价值。

--第二届ACM-China IPCC大幕开启--


“云”上的国际切磋
      又有人要问了,不用参赛者组机、不必自带装备参赛,参赛者用的超算从何而来?天上吗?还真说对了。
        随着云技术的发展,超算用户便捷高效地从云端使用超算变得越来越触手可及。为IPCC大赛提供算力支撑的“北京超级云计算中心”即是这一超算使用模式中的杰出代表。

--北京超级云计算中心--

       

成立于2011年的北京超级云计算中心,由中国科学院和北京市政府共建。很少“刷存在感”的北京超级云计算中心属实有点“闷头干大事”,它致力于“让计算不排队”,打造出随需动态扩容的服务模式,仅通用算力规模就在20P以上,是国内掰着手指头数得过来的头部通用算力平台。
        有了这样好的算力平台,举办一个国际超算应用竞赛,变得容易起来。
还应看到,ACM中国高性能计算专家委员会之所以将大赛放大到“国际”高度,更深一层的考量恐怕还在于,要保持与国际先进水平人才的交流。毕竟,中国超算近年来的发展仍然存在“硬强软弱”“建强用弱”的问题,这也是我们与超算强国之间的差距所在。而通过同台竞技,能很好地发现和补足。
        从报名情况来看,IPCC来到第二届,国际化水平有了进一步提高。据前方小伙伴消息,本届竞赛开放报名至今,已有来自清华大学、北京大学、浙江大学、中山大学、根特大学(比利时)、鲁汶大学(比利时)等60余所知名高校近150支队伍报名参赛。



是PK,更是联合
        写到这里,必须要挑明一点:IPCC不是一场干巴巴的比赛。
        参赛会有成绩,但不是为了成绩;同样,举办赛事会颁发奖项,但不仅仅是为了发奖。对于IPCC而言,这里等着全球超算“码农”的除了一场PK,更是一次联合行动。
首先,IPCC会回归学术、聚焦对话。源于ACM,IPCC也将进一步发扬ACM严谨务实的学术精神、注重交流分享的开放理念,围绕赛事的学术内容和问题开展学术性的对话、组织好创新活动。这不仅是IPCC大赛的初衷,更彰显对活动权威性的负责。
其次,IPCC将邀请往届获奖选手(不局限于IPCC大赛的获奖者)组成讲师团,制定全新的课程规划,为IPCC参赛者、超算行业从业者、爱好者开展直播培训,并安排现场实操内容。这些培训内容,已经在官方平台推出。
        同时,IPCC还推出“圆桌派”挖潜人才。通过圆桌派,IPCC将持续邀请企业中的从业者,科研院所的学术“大牛”开展讲座,主题覆盖技术应用、职业发展、前沿理念等多个维度,以期帮助学有所长的选手,发掘其更多用武之地。


初赛评审会圆满落幕
        本届ACM-China IPCC共开设中国、中国港澳台及海外赛区,共得到了来自清华大学、北京大学、中国科学技术大学、中国科学院大学、中国科学院计算机网络信息中心、香港中文大学(深圳)、比利时根特大学、比利时鲁汶大学等60余所国内外单位近150支队伍的支持。
        为了更好地践行“以赛促学”的竞赛使命,组委会邀请了往届各大赛事的优秀团队成员,分别是来自湖南大学的赵雄君、山东大学的邵奇、中山大学的张力越。他们共组织了6场赛前培训。在收获了一众粉丝的同时,也一直通过IPCC的社群分享学习资料、行业资讯等内容。与此同时,组委会也邀请了B站知名UP主老石(ID:老石谈芯)开展了关于FPGA芯片、从业经验分享等3场直播。希望通过IPCC的平台,不仅可以获取知识与技术,更可以帮忙广大参赛者了解行业,拓展眼界,让他们的所学所想在各自未来的成长中发挥更好的作用。
        9月11日,本届IPCC竞赛初赛评审会于北京船山书院顺利举办。大赛评审委员会主席、ACM中国-高性能计算专家委员会主席张云泉研究员,评审委员会委员、北京计算科学研究中心魏苏淮研究员、AMD商用事业部技术总监刘文卓先生、北京超级云计算中心行业总监郭宇先生等专家参与了本次会议。
        会上,评审委员会主席张云泉研究员表示,本届IPCC在原有基础上不仅有海外高校的参与,更邀请了海外专家学者作为指导委员会专家,这对于IPCC探索、拓展国际影响起到了重要的作用。同时也提出了对本届IPCC的办赛质量的肯定及建议,感谢北京超级云计算中心团队的支持。最后,张云泉研究员发出了来自第三届中国超级算力大会的邀请,希望可以在本届IPCC决赛现场与广大参赛师生及行业内的同仁再次相聚,交流学习。
评审委员会委员,AMD商用事业部技术总监刘文卓先生在会上对与会专家与广大参赛师生的辛苦付出表达了感谢与肯定。近来来,AMD通过7纳米的技术在市场上有着新的进展,今年竞赛在“罗马”处理器上进行,期待在第三届IPCC大赛上,可以看到第三代处理器——“米兰”。
        大赛承办单位北京超级云计算中心行业总监郭宇先生在会上谈到:相比于2020年,今年参赛作品的规模与质量有所提升,这得力于超算行业的发展。这不仅是对于IPCC及北龙超云办赛的肯定,更是对IPCC组委会等各单位提出的更高的要求。希望在未来的赛事中,更高地为打造超算生态助力。

        经过紧张的赛前培训、备赛,以及组委会严格地筛选后,共有21支队伍进入本届初赛评审阶段。本届初赛以SLIC (Simple Linear Iterative Clustering) 超像素算法优化为竞赛任务,算法核心内容包括RGB-Lab空间转换、像素点数据结构重构、像素点邻域计算、迭代更新聚类中心等等。
        组委会将赛题考察的优化技术重点放在并行优化、向量化优化和冗余优化上,大部分参赛队都能完成以上内容并获得接近百倍加速效果。其中,名列前茅的队伍还做到了访存优化和搜索算法优化,进一步提升算法性能,大幅度提高算法并行效率。最佳成绩将原始算法效率优化数百倍,单个算例运行时间优化到几十毫秒级别。最终,来自浙江大学、天津大学、山东大学、中国科学技术大学等单位的16支队伍成功晋级决赛。其中,武汉大学、上海交通大学、中山大学的三支队伍分获初赛前三名。




结语
          超算在一国的科技发展中正扮演着越来越重要的角色,相应地,专业人才的培养与储备将为国家的科技发展提供源源不断的助力。在当前我国计算机软件环境与学科应用等方面存在短板的背景下,这一代IT人肩负着时代使命。IPCC立足中国、放眼世界,正成为弥补这一短板的重要平台。希望参赛选手们能够赓续前辈火种,照亮中国超算前行路。

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