超級(jí)計(jì)算機(jī)背后的年輕人：“中國(guó)超算團(tuán)”SC15奪冠

　　當(dāng)運(yùn)行了48小時(shí)的計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，裘捷中松了一口氣。“應(yīng)該是前三。”這個(gè)21歲的中國(guó)小伙子既有信心又不太確定，畢竟這一次，他和小伙伴參加的大賽稱得上“全球最頂尖”。

　　結(jié)果，當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月19日，在美國(guó)得克薩斯州國(guó)際大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(SC15)頒獎(jiǎng)現(xiàn)場(chǎng)，來(lái)自清華大學(xué)的超算團(tuán)隊(duì)，捧回了冠軍獎(jiǎng)牌。

　　裘捷中在頒獎(jiǎng)儀式上舉起獎(jiǎng)牌

　　“不僅是頒發(fā)一枚獎(jiǎng)?wù)?hellip;…它為這個(gè)行業(yè)未來(lái)幾年的發(fā)展定下了目標(biāo)，也是對(duì)中青年研究者最好的激勵(lì)。”美國(guó)阿拉貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室一位高級(jí)計(jì)算機(jī)專家為獲獎(jiǎng)?wù)咧罗o。

　　在此之前，這支由清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系大三、大四學(xué)生組成的團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)摘得了世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域另兩項(xiàng)大賽的頭名。

　　集齊“超算三大賽事”冠軍的小伙子們平均年齡還不到21歲，就連他們的指導(dǎo)老師，也是一位5年前才博士畢業(yè)的年輕人。

我們搭建的其實(shí)就是簡(jiǎn)易版的天河二號(hào)

　　在清華大學(xué)東主樓一間裝飾簡(jiǎn)單的會(huì)議室里，南征北戰(zhàn)的世界冠軍們坐在桌邊。他們面前的桌子凌亂不堪，堆著線材、硬盤、音響和一臺(tái)游戲機(jī)。幾瓶喝了一半的礦泉水隨意地丟在桌面上。

　　裘捷中是隊(duì)長(zhǎng)。從今年5月SC15公布題目到11月大賽結(jié)束，有些隊(duì)員已經(jīng)忙活了150多天。

　　這位隊(duì)長(zhǎng)看起來(lái)并不善于交流。他圓圓的臉龐上稚氣未脫，手里來(lái)回捏著一只橄欖球玩具。聽(tīng)見(jiàn)不感興趣的話題，他就打開(kāi)筆記本電腦，在鍵盤上敲擊一番。

　　只有提起超級(jí)計(jì)算機(jī)，他才會(huì)放下手中的玩具，挺直身板兒，有時(shí)還激動(dòng)地邊比劃邊說(shuō)。

　　即使在新概念層出不窮的IT領(lǐng)域，也沒(méi)什么能比得上蘊(yùn)藏著巨大前景的超級(jí)計(jì)算機(jī)。

　　不久前，人們剛被世界上運(yùn)算速度最快的 “天河二號(hào)”震撼，今年8月，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬就發(fā)布行政命令，要求在2025年建成世界上第一臺(tái)百億億級(jí)超級(jí)計(jì)算機(jī)——每秒100億億次計(jì)算，遠(yuǎn)超過(guò)天河二號(hào)的每秒5.49億億次。

　　美國(guó)《商業(yè)周刊》網(wǎng)站曾發(fā)表文章稱：“在過(guò)去的10年里，中國(guó)和美國(guó)一直在爭(zhēng)奪超級(jí)計(jì)算機(jī)的領(lǐng)先地位。而這一趨勢(shì)似乎仍在繼續(xù)。”

　　越來(lái)越多的年輕人被“卷“進(jìn)這場(chǎng)“競(jìng)賽”中。

　　剛剛結(jié)束的SC15是一年一度美國(guó)超級(jí)計(jì)算年會(huì)的一部分。目前，這項(xiàng)創(chuàng)辦于1988年的盛會(huì)是世界上規(guī)模和影響力最大的。從2000年開(kāi)始，大學(xué)生參與成了年會(huì)上的固定項(xiàng)目，“許多美國(guó)的傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)都會(huì)參加。”

　　“這對(duì)我們這個(gè)行業(yè)很重要。”本屆超算年會(huì)主席杰克·柯恩表示。

　　除此之外，團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)老師、清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系助理研究員翟季冬告訴中國(guó)青年報(bào)記者，被冠以世界或國(guó)際之名的三大超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽，分別在亞洲、歐洲和美國(guó)舉行，除了SC，還有由亞洲發(fā)起主辦的世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競(jìng)賽(ASC)和歐洲的國(guó)際大學(xué)生超算競(jìng)賽(ISC)。

　　在踏上美國(guó)之旅前，清華大學(xué)這支隊(duì)伍拿了三屆ASC冠軍和兩屆ISC冠軍。在5月18日舉行的ASC比賽中，他們挑戰(zhàn)的題目涉及國(guó)際大科學(xué)工程平方公里陣列望遠(yuǎn)鏡(SKA)的數(shù)據(jù)處理軟件。

　　SKA是全球最大的“大數(shù)據(jù)”項(xiàng)目，其中最復(fù)雜的過(guò)程之一就是數(shù)據(jù)處理。在超算領(lǐng)域，這被稱為“宇宙級(jí)難題”。科學(xué)家希望通過(guò)那些參賽者的年輕大腦，對(duì)這一難題進(jìn)行優(yōu)化。

　　“簡(jiǎn)單地說(shuō)，我們搭建的就是個(gè)簡(jiǎn)易版的天河二號(hào)。”超算團(tuán)隊(duì)的成員之一王邈說(shuō)，“當(dāng)然要簡(jiǎn)陋得多。”

讓程序跑得更快，也是為人類研究、對(duì)抗疾病做了一點(diǎn)貢獻(xiàn)

　　沒(méi)人說(shuō)得清，首次參加SC15的決定是怎么作出的。裘捷中只是輕描淡寫地回憶，老師當(dāng)時(shí)說(shuō)“今年可以試試這個(gè)比賽”。

　　在指導(dǎo)教師翟季冬看來(lái)，這些本科生有著豐富的國(guó)際交流經(jīng)驗(yàn)，除了顯眼的黑頭發(fā)，他們和其他國(guó)家同齡人沒(méi)什么區(qū)別。

　　比賽現(xiàn)場(chǎng)設(shè)在頂級(jí)的會(huì)議中心，年輕人穿著簡(jiǎn)單的T恤衫，脖子上掛著U型枕頭，頭也不抬地在電腦前忙碌。從學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)或公司趕來(lái)參會(huì)的業(yè)內(nèi)人士，有時(shí)會(huì)在那些放置著各種外套和線纜的桌子前駐足，好奇地詢問(wèn)他們搭建的簡(jiǎn)易超級(jí)計(jì)算機(jī)如何運(yùn)行。

　　夜深人靜時(shí)，人群從會(huì)場(chǎng)離開(kāi)，只有點(diǎn)亮的屏幕和嗡嗡作響的機(jī)器陪伴這些“刷夜”的年輕人。

　　今年夏天，SC15組委會(huì)公布了比賽的5個(gè)應(yīng)用程序，內(nèi)容涵蓋天氣預(yù)測(cè)、量子力學(xué)、生物基因以及人口流動(dòng)等多個(gè)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。賽前，參賽選手要優(yōu)化每一個(gè)程序。在比賽現(xiàn)場(chǎng)，誰(shuí)的程序在保證結(jié)果準(zhǔn)確的前提下跑得最快，就有可能獲得高分。

　　“普遍意義上來(lái)說(shuō)，超算是由成千上萬(wàn)臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)通過(guò)高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)組成的大規(guī)模計(jì)算機(jī)集群。”超算團(tuán)隊(duì)隊(duì)員卓有為介紹，“對(duì)于研究超算的人來(lái)說(shuō)，怎么樣讓機(jī)器跑得更快，怎么樣更省能源，本身就是他們的目標(biāo)。”

　　對(duì)于這些本科生來(lái)說(shuō)，從氣候到生物，幾乎都是全新的領(lǐng)域。在開(kāi)始敲代碼之前，他們不得不先去請(qǐng)教其他專業(yè)的同學(xué)或老師。

　　在參加比賽的6人中，隊(duì)員梁俊邦分到的題目是模擬計(jì)算傳染病傳播的過(guò)程。他“吃飯也想，睡覺(jué)也想，實(shí)在不行就打幾個(gè)小時(shí)游戲再接著想”，最終找到已被廣泛運(yùn)用的程序中的一個(gè)運(yùn)算瓶頸，突破之后，“加速10%左右”。

　　“這讓人類對(duì)疾病的了解更加深刻了。我們讓程序跑得更快，也是為人類研究和對(duì)抗疾病做出了一點(diǎn)貢獻(xiàn)吧。”梁俊邦說(shuō)。

　　在另一名成員魯逸沁看來(lái)，“這個(gè)團(tuán)隊(duì)沒(méi)有系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)程，能力不可能靠老師一步步教，第一是興趣，第二是專業(yè)基礎(chǔ)，第三就是自覺(jué)自學(xué)。”

　　雖然大學(xué)里才正式開(kāi)始學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)，但從高中甚至初中開(kāi)始，以0和1為基礎(chǔ)的代碼就把這群男生迷得神魂顛倒。

　　高中時(shí)，梁俊邦曾把稀奇古怪的代碼輸入電腦，“召喚”出一句“Hello World”(世界你好)，那高興勁兒他至今難忘。

　　2012年隊(duì)伍剛成立時(shí)，主要是高性能計(jì)算研究所的學(xué)生報(bào)名參加，后來(lái)，人漸漸多了。

　　“我們都是到宿舍拉人！”隊(duì)長(zhǎng)裘捷中說(shuō)，“標(biāo)準(zhǔn)就是在學(xué)有余力的前提下看誰(shuí)更靠譜。”

　　《高性能計(jì)算導(dǎo)論》課，幾乎是這些本科生在學(xué)業(yè)中能夠接觸到的關(guān)于超級(jí)計(jì)算機(jī)的全部知識(shí)，剩下不少內(nèi)容都要靠互聯(lián)網(wǎng)提供。

　　有些人加入這個(gè)團(tuán)隊(duì)，是因?yàn)槁?tīng)說(shuō)“他們很厲害”，但真正加入之后，才發(fā)現(xiàn)“根本聽(tīng)不懂討論”。

　　找同學(xué)詢問(wèn)、泡圖書館、看論文……隊(duì)員們幾乎把所有課余時(shí)間都用來(lái)儲(chǔ)備專業(yè)知識(shí)。每周大家都會(huì)聚在一起討論。

　　熬夜是“家常便飯”，但對(duì)于這些90后男孩兒來(lái)說(shuō)“不算啥”。在他們看來(lái)，超算設(shè)備昂貴，自己能用一用，就“挺有意思挺牛掰”。

參加比賽是一個(gè)挑戰(zhàn)自我的過(guò)程，但更重要的是成長(zhǎng)

　　直到走進(jìn)賽場(chǎng)，負(fù)責(zé)設(shè)備搭建的王邈才算開(kāi)了眼界——其他國(guó)家不僅都帶有備用設(shè)備，在超級(jí)計(jì)算機(jī)的浮點(diǎn)性能方面，“我們也并不占優(yōu)勢(shì)”。

　　更讓人緊張的是，由于贊助商的原因，距離比賽不到24個(gè)小時(shí)，團(tuán)隊(duì)才拿到連接8臺(tái)機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。而對(duì)于超級(jí)計(jì)算機(jī)比賽來(lái)說(shuō)，程序必須聯(lián)機(jī)運(yùn)行調(diào)試，才能達(dá)到最優(yōu)效果。

　　翟季冬起初并沒(méi)有想到，在比賽現(xiàn)場(chǎng)，這些小伙子表現(xiàn)異常出色。

　　為了使比賽公平，主辦方要求參賽隊(duì)員搭建的超級(jí)計(jì)算機(jī)總功率不能超過(guò)3120瓦。帶著各種先進(jìn)機(jī)器的超算團(tuán)隊(duì)，必須在保證程序運(yùn)行盡可能快的同時(shí)，想辦法限制功耗。

　　“我發(fā)現(xiàn)我們團(tuán)隊(duì)的功率幾乎一直都貼著警戒線。”翟季冬回憶，“這就要求隊(duì)員一方面對(duì)程序非常熟悉，知道何時(shí)會(huì)出現(xiàn)使用機(jī)器的高峰，另一方面知道有效的指令，降低機(jī)器功率。”

　　比賽要求所有指導(dǎo)老師離場(chǎng)，但由于沒(méi)有切斷網(wǎng)絡(luò)，場(chǎng)外求助其實(shí)并不難。翟季冬幾次試圖問(wèn)學(xué)生們有什么困難時(shí)，都被回絕了。

　　“沒(méi)有誰(shuí)比我們更了解這些機(jī)器。”他們至今自信滿滿。

　　在比賽現(xiàn)場(chǎng)，每支隊(duì)伍頭頂都有一盞警報(bào)燈，當(dāng)機(jī)器超過(guò)額定功率時(shí)會(huì)進(jìn)行提示。并沒(méi)有人因此緊張，監(jiān)控程序運(yùn)行的間隙，來(lái)自世界各地的年輕人跨越主辦方架在不同隊(duì)伍之間的欄桿，從編程心得到美食旅游，什么都聊。

　　按照比賽規(guī)則，機(jī)器要保持48小時(shí)不停運(yùn)轉(zhuǎn)，6個(gè)人就輪流值班看著機(jī)器，監(jiān)控硬件的王邈幾乎兩天兩夜沒(méi)回賓館，困了就往沙發(fā)上一躺，餓了就啃兩口會(huì)場(chǎng)提供的漢堡，以至于后來(lái)“一聞到那股味道就惡心”。

　　比賽接近尾聲時(shí)，一臺(tái)機(jī)器的內(nèi)存條壞了，可直到修好，王邈才給老師發(fā)短信，告訴他機(jī)器壞了，緊接著發(fā)了一條“但是我已經(jīng)搞定”。

　　“這些斬獲大獎(jiǎng)的同學(xué)，都有自己的夢(mèng)想并執(zhí)著實(shí)現(xiàn)它們。”在最近的一次學(xué)校活動(dòng)中，清華大學(xué)校長(zhǎng)邱勇說(shuō)，“參加比賽是一個(gè)挑戰(zhàn)自我的過(guò)程，但更重要的是過(guò)程中的成長(zhǎng)與收獲。”

　　如今，曾經(jīng)在領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)上把獎(jiǎng)牌奮力舉起的隊(duì)長(zhǎng)馬上就要變成計(jì)算機(jī)系的直博生，相比于下一次超算大賽，他更關(guān)心的是“博士期間的工作和研究”。對(duì)于其他同學(xué)來(lái)說(shuō)，超算也并不是他們繼續(xù)學(xué)習(xí)的方向。一回到學(xué)校，這些年輕人又迅速地被畢業(yè)論文、實(shí)習(xí)、出國(guó)申請(qǐng)等事務(wù)包圍。

　　但他們依然清楚記得比賽的點(diǎn)滴和得知獲獎(jiǎng)的那一刻。一群小伙子不顧會(huì)場(chǎng)的安靜，突然大叫起來(lái)，還特意搓了一頓得州烤肉作為慶祝。他們也沒(méi)有忘記，回國(guó)后隊(duì)長(zhǎng)還欠他們一次慶功宴，至今沒(méi)來(lái)得及組織。

　　(實(shí)習(xí)生戴瑞凱對(duì)本文亦有貢獻(xiàn))