1929年，超級計算（Supercomputing）首次出現(xiàn)在《紐約世界報》的報道中。由成百上千甚至更多處理器組成的超級計算機(jī)，是解決重大科學(xué)問題的重要工具，如今正在發(fā)揮越來越重要的作用。

　　2010年11月，中國首臺千萬億次超級計算機(jī)系統(tǒng)”天河一號“在TOP500組織發(fā)布的全球超算排行榜中位列第一。此后，”天河二號“也在2013年6月-2016年6月間獲得了6連冠（TOP500榜單每年6月和11月更新）。

　　2016年超越”天河二號“的最強(qiáng)超級計算機(jī)同樣來自中國，名為神威·太湖之光。

　　”2010年之后，我國超級計算機(jī)建設(shè)和部署取得了較大成果，進(jìn)入超算TOP500榜單的計算機(jī)數(shù)量也大幅增長。“ASC世界大學(xué)生超級計算機(jī)競賽組委會委員劉軍說，”雖然我們在硬件方面投入了很多，但在這些超級計算機(jī)上運(yùn)行的應(yīng)用和軟件，尤其是超算結(jié)合產(chǎn)業(yè)和科研創(chuàng)新的能力相對而言還很弱，其根本的原因是人才儲備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足?！坝谑?，ASC世界大學(xué)生超級計算機(jī)競賽（ASC Student Supercomputer Challenge）于2012年發(fā)軔，由中國倡議成立，與日本、俄羅斯、韓國、新加坡、泰國、中國臺灣、中國香港等國家和地區(qū)的超算專家和機(jī)構(gòu)共同發(fā)起并組織，得到美國、歐洲等國家地區(qū)超算學(xué)者和組織的積極響應(yīng)支持。

　　歷經(jīng)9年，ASC從中國到亞洲再到世界的規(guī)模升級，影響力不斷攀升，如今ASC與SC、ISC并稱全球三大大學(xué)生超算競賽，吸引了全球近萬名大學(xué)精英人才參與。

　　受疫情影響，ASC 20-21競賽創(chuàng)新性的采用了線下、線上同步舉行的方式，分為報名、初賽和決賽三個階段，由亞洲超算協(xié)會、南方科技大學(xué)、浪潮集團(tuán)共同主辦。5月8日至12日，從300多支參賽隊(duì)伍脫穎而出，進(jìn)入線下總決賽的21支隊(duì)伍在南方科技大學(xué)激烈角逐，最終ASC20-21總決賽冠軍由黑馬暨南大學(xué)拿下，清華大學(xué)獲得亞軍，e Prize計算挑戰(zhàn)獎和最高計算性能獎分別由清華大學(xué)和中山大學(xué)獲得。

　　線上競賽的7支隊(duì)伍中，中國臺灣新竹清華大學(xué)獲得冠軍。

　　ASC的目標(biāo)是培養(yǎng)中國超算人才，促進(jìn)全球頂超算人才的交流與合作，在這個過程中，ASC如何培養(yǎng)中國的超算人才？

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　　全球最具挑戰(zhàn)的超算競賽

　　ASC與美國SC、德國ISC并稱為全球三大超算競賽。每年，ASC最先舉辦，一般在四五月份，接下來是ISC，大概在六七月舉行，SC則會在年底舉行。打頭陣的ASC也是三大超算競賽中最具挑戰(zhàn)性的賽事。

　　全球超級計算機(jī)排行榜TOP500發(fā)起人，美國工程院院士，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室及田納西大學(xué)教授杰克·唐加拉（Jack Dongarra）說：”我參與過全球主要的大學(xué)生超算競賽，和國際同類競賽相比，ASC是最激烈的，也是最具挑戰(zhàn)性的超算競賽。參賽隊(duì)員要在短短五天內(nèi)完成系統(tǒng)的組裝，調(diào)試以及比賽?！?/p>

　　ASC20-21南方科技大學(xué)決賽現(xiàn)場

　　這意味著，ASC的參賽隊(duì)員比拼的不僅是腦力，還有動手能力和體力。作為在同類比賽中第一個引入世界頂級超算系統(tǒng)作為競賽平臺的賽事，ASC在2014年引入了當(dāng)時全球最快的超級計算機(jī)作為競賽平臺，2017年將超級計算機(jī)神威·太湖之光作為競賽平臺。

　　同時，ASC致力于通過競賽實(shí)現(xiàn)與國際大科學(xué)問題的結(jié)合，為參賽隊(duì)員創(chuàng)造更多與國際大科學(xué)工程親密接觸的機(jī)會。ASC15競賽與世界最大射電天文望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目SKA合作，將其應(yīng)用Gridding作為賽題，ASC17競賽采用戈登·貝爾獎入圍應(yīng)用高分辨率海浪數(shù)值模擬MASNUM及無人駕駛領(lǐng)域AI應(yīng)用作為競賽賽題。

　　不僅如此，ASC競賽還與領(lǐng)先的科技企業(yè)合作開展人工智能方面的賽題創(chuàng)新。比如ASC17人工智能賽題為百度提供的交通預(yù)測應(yīng)用，ASC18人工智能賽題為微軟提供的自然語言閱讀理解中的搜索提問回答預(yù)測。

　　延續(xù)ASC一貫的推動青年人才培養(yǎng)，引導(dǎo)大學(xué)生們運(yùn)用超算挑戰(zhàn)前沿科學(xué)問題的目標(biāo)。ASC20-21總決賽的賽題包括基于FAST（中國天眼）真實(shí)觀測數(shù)據(jù)搜索脈沖星、訓(xùn)練人工智能模型參加英語考試、用經(jīng)典計算機(jī)模擬量子計算、跨隊(duì)伍合作的超級團(tuán)隊(duì)賽、跨尺度天氣預(yù)報模式MPAS-A、超算基準(zhǔn)測試HPL和HPCG等。

　　這些賽題不僅讓參賽隊(duì)員們絞盡腦汁、學(xué)習(xí)了新知識，也激發(fā)了他們的創(chuàng)造力。獲得e Prize計算挑戰(zhàn)獎的清華大學(xué)參賽隊(duì)員告訴雷鋒網(wǎng)：”我們是計算機(jī)系的學(xué)生，對脈沖星以及天文領(lǐng)域并不了解，所以我們首先需要學(xué)習(xí)一些背景知識，然后對代碼進(jìn)行深入分析?！?/p>

”我負(fù)責(zé)的是AI賽題，初賽的題目是訓(xùn)練AI模型完成完形填空，決賽的題目是閱讀理解，兩個賽題有比較大的差別，需要從零開始重新思考?！棒吣洗髮W(xué)參賽隊(duì)員為賽題絞盡腦汁的同時也會靈光乍現(xiàn)，”為了縮短訓(xùn)練時間，我們需要用分布式計算的方法，我們學(xué)校的設(shè)備不太適合分布式計算，所以是到了現(xiàn)場直接調(diào)試，在很急切的情況下調(diào)試成功，這算臨場發(fā)揮，也有靈光乍現(xiàn)?！?/p>

中山大學(xué)的參賽隊(duì)員形容決賽的過程就像坐過山車，”我以前的想法是高性能計算不需要控制功耗，結(jié)果決賽要求參賽隊(duì)伍要在3000W功耗約束下設(shè)計搭建超算系統(tǒng)。要用我們以前沒有見過的最新CPU搭建系統(tǒng)，特別是發(fā)現(xiàn)它功率很大，我們冒險改了機(jī)器內(nèi)部的走線，充分發(fā)揮了機(jī)器的算力，在3000W功耗約束下運(yùn)行HPL國際基準(zhǔn)測試，實(shí)現(xiàn)79.04萬億次/秒的持續(xù)浮點(diǎn)運(yùn)算性能，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄并獲得最高計算性能獎?！?/p>

雷鋒網(wǎng)了解到，線下決賽的設(shè)備是浪潮4月剛發(fā)布的新機(jī)型，總價值超過千萬元。ASC20-21獎金總額超38萬元人民幣，是全球范圍內(nèi)獎金最高的超算賽事。

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　　如何挖掘與培養(yǎng)中國超算人才？

　　與腦力挑戰(zhàn)并存的，是動手能力與體力的挑戰(zhàn)?！北荣愅曜畲蟮母惺芫褪抢邸SC因?yàn)橐咔椴捎玫氖蔷€上比賽，比賽時間為72小時，我們有很多時間去調(diào)整策略，也可以利用跑應(yīng)用的時間休息一下。ASC兩個正式比賽日每天10小時的時間，要完成3-4個賽題，意味著我們能夠做的策略調(diào)整會少一些?！扒迦A大學(xué)參賽隊(duì)員同時表示。

　　”線下比賽讓我能夠認(rèn)識很多新朋友，在交流中得到一些新的靈感。并且，通過調(diào)試搭建系統(tǒng)，我對整個計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)組成的原理有更深的理解，這是非常大的收獲。“

暨南大學(xué)參賽隊(duì)員也提到，”學(xué)校的服務(wù)器和比賽的服務(wù)器差別比較大，有一些硬件和軟件版本的問題，我們花了比較長時間在集群方面。但一些在學(xué)校沒有調(diào)好的東西在比賽現(xiàn)場都調(diào)試出來了，這是一個比較獨(dú)特的經(jīng)歷?！?/p>

作為全球首個重啟線下比賽的超算大賽，ASC20-21線上、線下同步舉行的賽制具有創(chuàng)新性，當(dāng)然也具有挑戰(zhàn)性。劉軍說：”線下和線上隊(duì)伍跨地區(qū)、跨時區(qū)、跨語言協(xié)作對整個比賽而言非常有意義。為了將這兩種方式結(jié)合，我們進(jìn)行了大量的嘗試?！斑@就有了超級團(tuán)隊(duì)賽，也就是參加總決賽的隊(duì)伍通過抽簽的方式隨機(jī)組成7個超級團(tuán)隊(duì)，每個超級團(tuán)隊(duì)需包含一支線上參賽隊(duì)伍，以跨團(tuán)隊(duì)合作的形式共同完成決賽的”超級“賽題。

　　ASC20-21的超級團(tuán)隊(duì)賽題圍繞新冠病毒展開，參賽隊(duì)員使用VENAS，盡可能用最短的時間來完成萬數(shù)量級病毒基因組的變異演化網(wǎng)絡(luò)計算。最終，由西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、清華大學(xué)、俄羅斯烏拉爾聯(lián)邦大學(xué)組成的聯(lián)隊(duì)通過對VENAS的高效優(yōu)化，性能提升超過10倍，成功贏得超級團(tuán)隊(duì)獎。

　　ASC讓參賽隊(duì)員能夠接觸，使用最新、最強(qiáng)的超算系統(tǒng)，還能貼近創(chuàng)新前沿，幫助解決前沿科學(xué)問題。但ASC的影響力不止于參賽的10000多名大學(xué)生。

　　暨南大學(xué)指導(dǎo)老師楊光華說：”我們從2018年第一次參加ASC時對大賽的一無所知，到如今獲得冠軍，在這個過程中是不斷的老人帶新人的滾動培養(yǎng)，對于促進(jìn)我們的教學(xué)科研起到非常大的作用?！?/p>

南方科技大學(xué)科學(xué)與工程計算中心主任工程師范靖也說：”我們從2016年開始參加ASC，在比賽的過程中學(xué)生們自發(fā)組織了南科大學(xué)生超算俱樂部，他們有自己的架構(gòu)組織，也有定期的培訓(xùn)交流?！?/p>

在ASC的帶動下，也有非計算機(jī)和AI相關(guān)專業(yè)的學(xué)生加入超算團(tuán)隊(duì)。中山大學(xué)參賽隊(duì)員告訴雷鋒網(wǎng)（公眾號：雷鋒網(wǎng)），”我們超算三隊(duì)今年會有兩個航空航天學(xué)院的同學(xué)，因?yàn)樗麄兘?jīng)常需要用超算模擬很多東西，同時他們對超算也非常感興趣，因此我們超算隊(duì)也歡迎他們的加入。“

不僅如此，ASC還在努力吸引更多人才參與其中。”國內(nèi)參賽隊(duì)伍特別多，水平也特別高，但總體而言還是存在不均衡的問題，西部高校參賽的頻次以及進(jìn)入總決賽的隊(duì)伍相對東部，尤其是領(lǐng)先985高校有比較大的差距?！皠④娺M(jìn)一步表示。

　　”我們希望讓更多中國大學(xué)生有機(jī)會參與到ASC。之前，我們在太原理工大學(xué)辦過一次總決賽，對于西部高校來說可能比較少有這樣的機(jī)會。今年我們看到，太原理工大學(xué)和山西大學(xué)的參賽隊(duì)都進(jìn)入了總決賽并且取得了不錯的成績。接下來，我們會做更多工作，增強(qiáng)ASC的影響力和吸引力。“

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　　ASC開花結(jié)果

　　已經(jīng)走過九年的ASC，為超算行業(yè)培養(yǎng)了不少人才。劉軍介紹，許多ASC的參賽隊(duì)員都工作出色，在戈登貝爾獎和很多重大科研創(chuàng)新里都出現(xiàn)了他們的身影。還有，今年支持線上比賽的AWS團(tuán)隊(duì)成員之一，就是2016年華中科技大學(xué)ASC決賽的參賽隊(duì)員。

　　ASC的賽題有的也在繼續(xù)研究中探索產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。暨南大學(xué)楊光華介紹，ASC19有一道超分辨率賽題，就是利用AI將低分辨率圖像轉(zhuǎn)換為高分辨率圖像。在大賽之后，他們將賽題中涉及到的一些AI模型算法應(yīng)用到了無線通信領(lǐng)域，希望能夠通過超分辨率的想法或算法，盡量降低整個系統(tǒng)的負(fù)載，提升系統(tǒng)的效率和吞吐量，目前正在繼續(xù)科研和產(chǎn)業(yè)化。

　　還有一個例子，2020年ASC的NLP賽題，涉及到自然語言理解，通過不斷研究NLP領(lǐng)域的相關(guān)算法，他們也在把NLP算法應(yīng)用到智慧醫(yī)療領(lǐng)域，建立醫(yī)療診斷模型，希望可以實(shí)現(xiàn)對病情的診斷，甚至應(yīng)用到臨床。

　　ASC20-21的超級團(tuán)隊(duì)賽題，也可以幫助新冠病毒的溯源與傳播研究，助力疫情防控。

　　正如ASC競賽發(fā)起人、中國工程院院士、浪潮集團(tuán)首席科學(xué)家王恩東所說：”新冠疫情讓我們更加深刻意識到，只有更廣泛的跨國跨地區(qū)協(xié)作與創(chuàng)新，才能更好地應(yīng)對人類共同面臨的重大挑戰(zhàn)。超級計算機(jī)作為解決重大科學(xué)問題的重要工具，將會發(fā)揮出越來越大的作用。ASC競賽希望通過比賽的形式，讓學(xué)生們不斷擴(kuò)大技術(shù)視野、豐富知識結(jié)構(gòu)、珍視團(tuán)隊(duì)精神、強(qiáng)化合作意識，讓他們成長為下一代計算科學(xué)家。“