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坚持初“芯”,CPC让国产超算应用生态沃野千里

第六届“神威杯”国产CPU并行应用挑战赛

坚持·初心

近年来,重重挑战不断拷问着高性能计算行业的发展:超算人才匮乏、国产应用起步较晚、大国角逐之下技术壁垒丛生等一系列问题,无不倒逼国产超算加速基于“自主可控平台”的生态搭建。

不过,罗马并非一天建成。超算具有多产业链条和多交叉学科的“天然属性”,行业各方力量须“五指成拳”紧密合作,才能真正形成抵御变化、探索新生的破局之力。国产CPU并行应用挑战赛(以下简称CPC)便是这一合力中的重要一环。

从2017年创办以来,CPC始终坚持利用自主可控国产CPU在高性能计算领域的性能优势,推动国产超算平台的产业化进程,培养和选拔国产超算人才。

坚守初心,积极响应国家战略,以“赛”为桥梁,选拔孵化优秀国产应用“芯生代”人才,发掘和打造根植于国产“芯”平台的开放应用生态,“以赛促学、以赛促研”,加速国产“芯”应用场景落地,为进一步打通国产超算平台的创新链、应用链、价值链助力。

同“芯”合力,开放共赢

安德雷·马尔科夫曾说:“任何一个进步的体系都是开放的”。

这句话对于国产超算同样适用。在以CPC为代表的国产超算应用竞赛领域,开放并不是一个新鲜论调,但如何落到实处,并做出成效,却格外考验每一个国产应用“芯”力量的远见与决心。

作为国内首个以国产平台为基础的赛事,兼HPC行业人才选拔培育的重要“孵化器”,CPC大赛始终秉承“合作·共赢”的理念,通过赛事这一连接“桥梁”,打造开放式平台,并且积极聚合各方力量,同“芯”协力,共同打造良性生态环境,为国产超算的发展创造更多可能。

深耕超算,赋能科研成果转化

随着“十四五”规划以及“东数西算”国家战略工程的实施展开,算力作为数字经济时代的生产力,正成为支撑数字经济发展、推动科技进步和行业数字化转型的重要臂助。与此同时,越来越广泛的超算应用场景的爆发,也为超算的发展提供了更多的实践和落地空间,同时也为坚持“以赛促用”的CPC提供了深耕超算应用场景、赋能科技、科研的机会。

谈到“深耕”,我们可以把这个词拆分为“深”和“耕”两个字。“深”代表了HPC应用场景化的深入,而“耕”则是从细分应用领域入手,指精耕细作。换言之,就是基于国产超算的现实状况,扎根国产超算平台,挖掘和服务于细分应用。

以CPC大赛针对国产超算平台设置的赛道选题之一 — “神威•太湖之光”计算系统异构体系FFT算法为例,其旨在通过深挖平台性能,促进异构计算架构下的应用移植与开发,进而为国产超算发展提供算法支持。参赛队对FFT算法进行了深入研究,并结合“神威•太湖之光”计算系统所使用的申威26010芯片的异构体系结构优化,将程序运算加速比提高150余倍,相比于Intel平台上的计算结果,获得高达120余倍的加速比。该成果有力支持了自主平台异构计算生态的构建与完善。

此外,CPC还贴近科技科研应用实际场景,顺应行业潮流趋势,支持开发与调优多个细分领域创新解决方案,其中包括国家天文台宇宙N体数值模拟软件、“非结构网格通用计算”以及“深度学Transformer的计算机视觉分类模型训练”等。这对帮助研究包括宇宙物质分布、星系形成以及暗物质、暗能量等问题本质,提升基于非结构网格的高可信度应用的求解效率,以及充分利用SWPyTorch新算子开发特性都起到极大的助推作用。更难能可贵的是,这些大赛产生的算法和优化,均可快速应用到包括航空航天、人工智能等热点行业领域,为赋能国产HPC平台发展创新和促进相关算法应用落地科技科研提供了强大驱动力。

沃野千里,“芯”之所向

在过去,中国人才培养体系与行业需求之间一直存在巨大的落差。站在国产超算的角度,只有结合行业应用的实践,才能发挥出最大效能。CPC早已深刻地认识到这一点,不仅通过大赛推动大批优秀创新国产超算应用成果落地,更在超算人才体系的培养上采取培育与实践“双管齐下”,为国产超算人才的成长营造一方沃土。

在超算人才培育层面,CPC基于竞赛平台、行业案例等提供开放式、全面的技术培训。同时为提升国产超算人才的技能,不定期力邀“戈登·贝尔”奖得主以及行业高校专家学者走进“CPC讲堂”。在超算人才实践层面,通过CPC竞赛,选手不仅可以优先加入“并行教育”队列接受孵化支持,而且可以优先被推荐进入HPC顶尖企业专享招聘通道。迄今为止,CPC已经联合国家超级计算无锡中心、太初(无锡)电子科技有限公司、北京并行科技股份有限公司等数十家国家级超算、行业知名企业机构,为参赛者提供就业机会和实践平台。

我们欣喜地看到:经过5年的努力,通过CPC这一平台的锻炼,越来越多的优秀选手不断走向成熟,走进各行各业。他们立足自身工作岗位,为国奉献着青春。来自中国科学技术大学的颜秉辉就是众多佼佼者中的一位。

颜秉辉

中国科学技术大学计算机科学与技术学院2019届硕士毕业生,现任中国文昌航天发射场指挥控制中心指挥显示系统指挥员。2017年和2018年同实验室同学参加了第一届、第二届CPC大赛,并连获奖项。同时在我国超级计算机神威·太湖之光上完成了自己的硕士论文工作。

如今,CPC已经进入第二个“五年计划”。感谢所有参赛选手、专家领导以及为大赛作出贡献的每一位工作人员。一路走来,CPC见证了太多参赛选手感人故事,也见证了中国超算“芯”生代全力以赴的成长与热爱。

未来,CPC将继续以生态平台效应汇集国产“芯”力量,共筑国产超算应用的生态沃土,为国产超算技术应用的研发、转化和应用持续赋能,奋力托举起更多超算“芯”生代,让国产超算加速科技创新更好地服务于千行百业。

神威·太湖之光

神威·太湖之光超级计算机是由国家并行计算机工程技术研究中心研制、安装在国家超级计算无锡中心的超级计算机。神威·太湖之光超级计算机作为国家863计划信息技术领域重大项目支持的课题之一,2014年由科技部立项,科技部的要求是建成全球一流的超级计算机和全球一流的超算中心。

神威·太湖之光超级计算机安装了40960个中国自主研发的申威26010众核处理器,该众核处理器采用64位自主神威指令系统,峰值性能3,168万亿次每秒,核心工作频率1.5GHz。

CPC

国产CPU并行应用挑战赛(China Parallel application Challenge on domestic CPU, 简称CPC),创办于2017年,由中国计算机学会主办,中国计算机学会高性能计算专业委员会支持,中国计算机学会无锡分部、国家超级计算无锡中心、太初(无锡)电子科技有限公司、北京并行科技股份有限公司承办。

国产CPU并行应用挑战赛以神威·太湖之光为上机平台,更好地利用自主可控国产CPU在高性能计算领域的性能优势,助力推动国产超算平台的产业化进程。

精彩瞬间(2017-2021)

第六届“神威杯”国产CPU并行应用挑战赛报名已开启欢迎各大高校、科研机构、企业、国产芯片使用者、爱好者报名参赛。让我们一起同“芯”合力,以超算共助强国梦。

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