英特尔杯PAC2017冠军揭晓，六专家谈大赛背后故事

文/李卫忠

10月21日晚，英特尔杯PAC2017冠军在合肥揭晓并举行了盛大颁奖仪式。

应用与人才并重，PAC2017六大亮点

作为PAC的总设计师，中科院计算机科学国家重点研究室研究员、全国并行应用挑战赛评委会主席张云泉介绍了今年大赛的六大亮点：

第一，规模迅速扩大。2013年时首届PAC参赛队伍只有43支，今年则达到了300支队伍，5年来PAC进步很快。

第二，应用水平显著提升。PAC“寻找最佳应用”的口号得到了完美的体现，涌现出很多水平非常高的应用。

第三，AI成为一大热点。这反映出高性能计算领域能够迎难而上，把几类不同架构融合在一个平台中的决心。

第四，文化氛围初步形成。5年的坚持，PAC已经形成了自己的文化氛围，参赛学生热情高涨，有的队员多次参加比赛，有的队员不厌其烦地在超级计算机上调试，从入决赛围时的七八名，到最后能够优化后冲入前三名；很多队伍则名字已经固定下来，换人不换旗帜，起到了很好的传帮带作用。

第五，大赛体系逐步成熟。PAC目前在规则、运营、评判等大赛体系方面已经形成了自己独特的风格。

第六，生态圈进一步扩大。PAC坚持把HPC面向更多高校进行普及，使得每年都不断有新的学校参加大赛。

“与业内很多以硬件为导向的大赛不同，PAC的初衷就是在‘寻找最佳应用，挖掘优化人才’这两个维度上发力，积极培养人才，补足短板。5年来得到了很好的坚持。”张云泉总结说。

持续支持PAC，催生两大成果

代表大赛的冠名方，英特尔中国区企业事务部总经理朱文利女士谈到PAC发展5年来所取得的两大成果：

一是通过PAC竞赛平台，给中国的大学生们提供了很好的参与到实际产业中的动手实践机会，与国家提倡的推进“新工科”建设、培育新一代人才的理念是高度一致的。这使很多参加过PAC的学生感到收获很多，多次参加大赛热情不减。

二是给高校老师提供了把握技术趋势，改善教学方向的机会。当然除了PAC大赛以外，英特尔与很多大学联合提出人才新理念、联合进行科研、联合设计新课程等，对大量全国大学课程改革工作给予了大力支持，例如其参与推动的《并行编程原理实践》等已成为全国高校示范课程。

“英特尔在资金、运营、推广等多方面积极参与PAC，就是在践行把支持教育与人才培养作为履行社会责任最重要的行为之一的理念。” 朱文利说。

HPC，应成为中国“新五大发明”

高铁、支付宝、共享单车和网购，被称为中国的“新四大发明”。英特尔人工智能产品部高级总监何京翔博士笑称，应该加上HPC合称为中国的“新五大发明”。

其实，“新四大发明”中除了高铁以外，都没有进入西方发达国家的法眼，美国前总统奥巴马就曾经发出警告：绝不能让美国的高性能计算落到第二名的位置。

另外，中国在《新一代人工智能发展规划》中明确提出：到2030年，要让人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心，人工智能核心产业规模超过1万亿元，带动相关产业规模超过10万亿元的宏伟目标。这是中国第一次针对一项具体的技术提出国家层面的战略规划，体现出对技术趋势的把握和取得领先地位的决心。

“HPC+AI融合是大趋势，英特尔公司的数据中心、人工智能等部门都会积极参与其中，为中国高性能计算的腾飞做出自己的贡献。” 何京翔博士说。

AI成PAC新赛道，重要性怎么说也不为过

作为PAC2017人工智能新赛道的主席，中科大科学与技术学院副院长、全国并行应用挑战赛人工智能赛道评委会陈恩红教授指出，人工智能的重要性怎么说也不为过。

人工智能是由大数据驱动的。今年的赛题来自中国银联实际的行业应用需求，该题目在算法方面有挑战，又要与PAC大赛相结合，具有一定的难度，但是吸引了60多支参赛团队，占总参赛队伍数量的1/5，选手们从模型、数据等不同角度在高性能计算平台和人工智能平台中进行反复调优测试，最终有6支队伍获奖，成绩喜人。

“同时，从大赛中也发现人工智能、大数据领域的人才是非常紧缺的，而很多学物理、数学等非计算机学科的学生积极报名参与，也推动了选手们跨学科的学习与实践能力。” 陈教授说。

带队心得：实践积累与工匠精神

西安电子科技大学电子工程学院博导张玉教授是全国并行应用挑战赛应用组一等奖获奖团队指导老师，他在介绍带队心得时谈到，

首先，在参赛题目设计方面，不是凭空而来的，而是基于自己18年来研究电磁场电磁波的实践与专长。还要围绕“准、大、快”等实际需求设计参赛思路。

据介绍，张玉教授cem团队十多年来一直致力于超大规模并行电磁理论与应用的研究，结合我国超级计算机系统，突破了超大规模并行矩量法矩阵方程构建、大型矩阵方程高效并行求解等一系列关键理论与技术，并行规模成功突破20万CPU核，实现了国际上规模领先的并行电磁仿真计算，研制出了国际一流的高精度电磁仿真设计软件系统。

该软件可广泛应用于电磁相关领域，并已经完成国内数十家重要研究机构电磁仿真设计任务，在重大工程应用中起到了关键支撑的作用，同时也成功地应用于民航客机与高铁电磁环境效应仿真、基站天线电磁辐射灾害评估、5G移动通信天线系统设计等民用重点领域。相关研究成果曾入选国家“十二五”科技创新成就展。

其次，在对学生培养的作用方面，以赛促教，以赛促用的作用十分明显，通过这次大赛也培养了参赛学生一丝不苟的科研态度与工匠精神。

应用与生态，迈向超算强国的关键

作为PAC的承办方，北京并行科技股份有限公司已经与组委会、英特尔形成了大赛的铁三角。

北京并行科技股份有限公司技术总监乔楠指出，中国超算排名在全球取得领先位置，只能说是中国迈向超算强国的第一步。在建立起超算中心之后，还要在应用、生态等方面不断发力，持续取得进一步提高，才能称得上是真正的超算强国。

应用与生态两个方面都是细水长流的事情，绝非用钱就能一下子砸得出了来。乔楠谈到，戈登贝尔奖（GORDON BELL PRIZE）是国际高性能计算应用领域最高奖，实际应用性、可扩展性、效率是其评选的三大指标，该奖项一直被美国和日本垄断。直到2016年11月，中国“神威太湖之光”超级计算机才获得戈登贝尔奖，实现零的突破。而这PAC2017中，参赛的优胜者——西安电子科技大学张玉老师指导的团队在选题上实用性强，在算法上通过创新使效率高达70-80%，大大超出戈登贝尔奖获奖者的效率只有30%的水平。说明我国在高性能计算方面完全有能力站在世界水平的巅峰。

“发现国产最佳应用，促成真正广泛应用于民生社会等各个领域是我们坚持办PAC的初衷。” 乔楠总结说。

点评：

全国并行应用挑战赛（简称PAC）由中国计算机学会高性能计算专业委员会指导、教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会联合英特尔（中国）有限公司主办、北京并行科技股份有限公司承办。大赛为了培养高校学生“理论与实践相结合”的能力，PAC2017不仅延承应用组与优化组赛道，并首次新增人工智能组赛道，适应当下发展趋势与潮流。

而HPC China是中国高性能计算领域规模最大、学术界/企业界最富影响力的专业学术大会和风向标。

在今年的HPC China的几天采访中，笔者深刻地感受到：

在“从1到100”的应用实践方面，我国在高性能计算和人工智能等方面的能力正不断快速地渗透到科学、教育、金融、医疗、工业等各个领域。

在“从0到1”的理论层面看，我国也出现了例如南京大学周志华老师团队首创的“深度森林”，使中国在AI理论方面取得重大突破，引起西方国家学术界高度关注的事情发生。

有了理论、应用方面的实力与自信，加上英特尔、并行科技等商业公司在平台工具、生态等方面的不断支持，正在使中国在HPC+AI领域形成真正的闭环，在国家战略的支持下，中国一定会在不远的将来，在HPC+AI领域不断取得质的提升，并最终取得傲视全球的成绩。让我们拭目以待这一天早日到来。

附：获奖名单

【应用组】

金奖：

西安电子科技大学CEM队

银奖：

中国空气动力研究与发展中心 风雷队

中科院网络中心&大气物理研究所联队

国防科技大学软件所1队

铜奖：

国防科技大学&湖南大学联队

国家海洋环境预报中心海洋之星队

山东大学esprit队

国防科技大学小胖鱼队

中山大学SNPR队

应用组比赛涌现出哪些技术亮点？

领域宽广：从冠军团队的超大规模并行电磁计算，到海洋环境监测，再到大规模超深度神经网络的异步训练，可谓是及传统应用和人工智能应用为一体

商业价值：本届应用组与往届相比的一大亮点即为作品普遍都有很高的商业价值，如“格子玻尔兹曼方法的python版并行程序”等已广泛应用玉流体动力领域

超大并行规模：如张玉教授cem团队作品，在天河2号上成功突破了并行规模20万核，天河2号满载约为38万核

【人工智能组】

金奖：

中山大学AlphaAndOmega队

银奖：

郑州大学先行者队

江南大学队

铜奖：

山东大学SDU-AI队，

中科院计算所2333333队

广东工业大学 Gdut 728队

人工智能组比赛涌现出哪些技术亮点？

数据处理：各组在给定数据不平衡性上运用了不同的升采样，降采样，数据清洗等方法，有效提高了最终的测试成绩

模型算法：借鉴了国内外情感分析成果，对不同模型算法的融合做出积极尝试，如对常见的CNN，LSTM，GRU等神经网络能够加以运用和融合，构建新的网络。同时结合传统机器学习算法，在模型参数调整方面能够切入大赛主题的重点，关注情感分析分类中受到实际业务部门更关注的差评分类的预测性能。

【优化组】

金奖：

信息工程大学孤烟直队

银奖：

山东大学多喝热水多看文档队

上海交通大学微小的优化队

铜奖：

中国科学技术大学鸿雁优化队

上海交通大学酱油队

信息工程大学Codesniper队

深圳大学下个队

深圳大学szux队

优化组比赛涌现出哪些技术亮点？

平台利用：充分利用KNL众核架构，将程序进行扩展，并对稀疏矩阵算法和数据结构进行优化，同时利用KNL高缓存的优势，提高数据访存速度

算法改进：拜托数据依赖，设计并实现了多线程并行

计算效率：采用自动向量化和Intrinsics手动向量化相结合，大幅度提高计算效率

特别奖及优胜奖项：

中国银联国家工程实验室创新成就奖

中山大学AlphaAndOmega队

中国银联国家工程实验室最具商业潜力奖

南京大学牡丹队

中国科学技术大学 鸿雁队

中山大学 智能视界队

并行基金赛区优胜奖

武汉大学DFTGroup队

广东工业大学爱国敬业队

中山大学智能视界队

城都信息工程大学耦合队

华中科技大学什么都不队

山东科技大学奔牛队

天津大学 一万年太久只争朝夕队

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