應用與人才并重，PAC2017六大亮點

作為PAC的總設計師，中科院計算機科學國家重點研究室研究員、全國并行應用挑戰(zhàn)賽評委會主席張云泉介紹了今年大賽的六大亮點：

第一，規(guī)模迅速擴大。2013年時首屆PAC參賽隊伍只有43支，今年則達到了300支隊伍，5年來PAC進步很快。

第二，應用水平顯著提升。PAC“尋找最佳應用”的口號得到了完美的體現(xiàn)，涌現(xiàn)出很多水平非常高的應用。

第三，AI成為一大熱點。這反映出高性能計算領域能夠迎難而上，把幾類不同架構融合在一個平臺中的決心。

第四，文化氛圍初步形成。5年的堅持，PAC已經(jīng)形成了自己的文化氛圍，參賽學生熱情高漲，有的隊員多次參加比賽，有的隊員不厭其煩地在超級計算機上調試，從入決賽圍時的七八名，到最后能夠優(yōu)化后沖入前三名；很多隊伍則名字已經(jīng)固定下來，換人不換旗幟，起到了很好的傳幫帶作用。

第五，大賽體系逐步成熟。PAC目前在規(guī)則、運營、評判等大賽體系方面已經(jīng)形成了自己獨特的風格。

第六，生態(tài)圈進一步擴大。PAC堅持把HPC面向更多高校進行普及，使得每年都不斷有新的學校參加大賽。

“與業(yè)內很多以硬件為導向的大賽不同，PAC的初衷就是在‘尋找最佳應用，挖掘優(yōu)化人才’這兩個維度上發(fā)力，積極培養(yǎng)人才，補足短板。5年來得到了很好的堅持?！睆堅迫偨Y說。

持續(xù)支持PAC，催生兩大成果

代表大賽的冠名方，英特爾中國區(qū)企業(yè)事務部總經(jīng)理朱文利女士談到PAC發(fā)展5年來所取得的兩大成果：

一是通過PAC競賽平臺，給中國的大學生們提供了很好的參與到實際產(chǎn)業(yè)中的動手實踐機會，與國家提倡的推進“新工科”建設、培育新一代人才的理念是高度一致的。這使很多參加過PAC的學生感到收獲很多，多次參加大賽熱情不減。

二是給高校老師提供了把握技術趨勢，改善教學方向的機會。當然除了PAC大賽以外，英特爾與很多大學聯(lián)合提出人才新理念、聯(lián)合進行科研、聯(lián)合設計新課程等，對大量全國大學課程改革工作給予了大力支持，例如其參與推動的《并行編程原理實踐》等已成為全國高校示范課程。

“英特爾在資金、運營、推廣等多方面積極參與PAC，就是在踐行把支持教育與人才培養(yǎng)作為履行社會責任最重要的行為之一的理念?！?朱文利說。

HPC，應成為中國“新五大發(fā)明”

高鐵、支付寶、共享單車和網(wǎng)購，被稱為中國的“新四大發(fā)明”。英特爾人工智能產(chǎn)品部高級總監(jiān)何京翔博士笑稱，應該加上HPC合稱為中國的“新五大發(fā)明”。

其實，“新四大發(fā)明”中除了高鐵以外，都沒有進入西方發(fā)達國家的法眼，美國前總統(tǒng)奧巴馬就曾經(jīng)發(fā)出警告：絕不能讓美國的高性能計算落到第二名的位置。

另外，中國在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確提出：到2030年，要讓人工智能理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心，人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過1萬億元，帶動相關產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過10萬億元的宏偉目標。這是中國第一次針對一項具體的技術提出國家層面的戰(zhàn)略規(guī)劃，體現(xiàn)出對技術趨勢的把握和取得領先地位的決心。

“HPC+AI融合是大趨勢，英特爾公司的數(shù)據(jù)中心、人工智能等部門都會積極參與其中，為中國高性能計算的騰飛做出自己的貢獻?！?何京翔博士說。

AI成PAC新賽道，重要性怎么說也不為過

作為PAC2017人工智能新賽道的主席，中科大科學與技術學院副院長、全國并行應用挑戰(zhàn)賽人工智能賽道評委會陳恩紅教授指出，人工智能的重要性怎么說也不為過。

人工智能是由大數(shù)據(jù)驅動的。今年的賽題來自中國銀聯(lián)實際的行業(yè)應用需求，該題目在算法方面有挑戰(zhàn)，又要與PAC大賽相結合，具有一定的難度，但是吸引了60多支參賽團隊，占總參賽隊伍數(shù)量的1/5，選手們從模型、數(shù)據(jù)等不同角度在高性能計算平臺和人工智能平臺中進行反復調優(yōu)測試，最終有6支隊伍獲獎，成績喜人。

“同時，從大賽中也發(fā)現(xiàn)人工智能、大數(shù)據(jù)領域的人才是非常緊缺的，而很多學物理、數(shù)學等非計算機學科的學生積極報名參與，也推動了選手們跨學科的學習與實踐能力。” 陳教授說。

帶隊心得：實踐積累與工匠精神

西安電子科技大學電子工程學院博導張玉教授是全國并行應用挑戰(zhàn)賽應用組一等獎獲獎團隊指導老師，他在介紹帶隊心得時談到，

首先，在參賽題目設計方面，不是憑空而來的，而是基于自己18年來研究電磁場電磁波的實踐與專長。還要圍繞“準、大、快”等實際需求設計參賽思路。

據(jù)介紹，張玉教授cem團隊十多年來一直致力于超大規(guī)模并行電磁理論與應用的研究，結合我國超級計算機系統(tǒng)，突破了超大規(guī)模并行矩量法矩陣方程構建、大型矩陣方程高效并行求解等一系列關鍵理論與技術，并行規(guī)模成功突破20萬CPU核，實現(xiàn)了國際上規(guī)模領先的并行電磁仿真計算，研制出了國際一流的高精度電磁仿真設計軟件系統(tǒng)。

該軟件可廣泛應用于電磁相關領域，并已經(jīng)完成國內數(shù)十家重要研究機構電磁仿真設計任務，在重大工程應用中起到了關鍵支撐的作用，同時也成功地應用于民航客機與高鐵電磁環(huán)境效應仿真、基站天線電磁輻射災害評估、5G移動通信天線系統(tǒng)設計等民用重點領域。相關研究成果曾入選國家“十二五”科技創(chuàng)新成就展。

其次，在對學生培養(yǎng)的作用方面，以賽促教，以賽促用的作用十分明顯，通過這次大賽也培養(yǎng)了參賽學生一絲不茍的科研態(tài)度與工匠精神。

應用與生態(tài)，邁向超算強國的關鍵

作為PAC的承辦方，北京并行科技股份有限公司已經(jīng)與組委會、英特爾形成了大賽的鐵三角。

北京并行科技股份有限公司技術總監(jiān)喬楠指出，中國超算排名在全球取得領先位置，只能說是中國邁向超算強國的第一步。在建立起超算中心之后，還要在應用、生態(tài)等方面不斷發(fā)力，持續(xù)取得進一步提高，才能稱得上是真正的超算強國。

應用與生態(tài)兩個方面都是細水長流的事情，絕非用錢就能一下子砸得出了來。喬楠談到，戈登貝爾獎（GORDON BELL PRIZE）是國際高性能計算應用領域最高獎，實際應用性、可擴展性、效率是其評選的三大指標，該獎項一直被美國和日本壟斷。直到2016年11月，中國“神威太湖之光”超級計算機才獲得戈登貝爾獎，實現(xiàn)零的突破。而這PAC2017中，參賽的優(yōu)勝者——西安電子科技大學張玉老師指導的團隊在選題上實用性強，在算法上通過創(chuàng)新使效率高達70-80%，大大超出戈登貝爾獎獲獎者的效率只有30%的水平。說明我國在高性能計算方面完全有能力站在世界水平的巔峰。

“發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)最佳應用，促成真正廣泛應用于民生社會等各個領域是我們堅持辦PAC的初衷?！?喬楠總結說。

點評：

全國并行應用挑戰(zhàn)賽（簡稱PAC）由中國計算機學會高性能計算專業(yè)委員會指導、教育部高等學校計算機類專業(yè)教學指導委員會聯(lián)合英特爾（中國）有限公司主辦、北京并行科技股份有限公司承辦。大賽為了培養(yǎng)高校學生“理論與實踐相結合”的能力，PAC2017不僅延承應用組與優(yōu)化組賽道，并首次新增人工智能組賽道，適應當下發(fā)展趨勢與潮流。

而HPC China是中國高性能計算領域規(guī)模最大、學術界/企業(yè)界最富影響力的專業(yè)學術大會和風向標。

在今年的HPC China的幾天采訪中，筆者深刻地感受到：

在“從1到100”的應用實踐方面，我國在高性能計算和人工智能等方面的能力正不斷快速地滲透到科學、教育、金融、醫(yī)療、工業(yè)等各個領域。

在“從0到1”的理論層面看，我國也出現(xiàn)了例如南京大學周志華老師團隊首創(chuàng)的“深度森林”，使中國在AI理論方面取得重大突破，引起西方國家學術界高度關注的事情發(fā)生。

有了理論、應用方面的實力與自信，加上英特爾、并行科技等商業(yè)公司在平臺工具、生態(tài)等方面的不斷支持，正在使中國在HPC+AI領域形成真正的閉環(huán)，在國家戰(zhàn)略的支持下，中國一定會在不遠的將來，在HPC+AI領域不斷取得質的提升，并最終取得傲視全球的成績。讓我們拭目以待這一天早日到來。

附：獲獎名單

【應用組】

金獎：

西安電子科技大學CEM隊

銀獎：

中國空氣動力研究與發(fā)展中心 風雷隊

中科院網(wǎng)絡中心&大氣物理研究所聯(lián)隊

國防科技大學軟件所1隊

銅獎：

國防科技大學&湖南大學聯(lián)隊

國家海洋環(huán)境預報中心海洋之星隊

山東大學esprit隊

國防科技大學小胖魚隊

中山大學SNPR隊

應用組比賽涌現(xiàn)出哪些技術亮點？

領域寬廣：從冠軍團隊的超大規(guī)模并行電磁計算，到海洋環(huán)境監(jiān)測，再到大規(guī)模超深度神經(jīng)網(wǎng)絡的異步訓練，可謂是及傳統(tǒng)應用和人工智能應用為一體

商業(yè)價值：本屆應用組與往屆相比的一大亮點即為作品普遍都有很高的商業(yè)價值，如“格子玻爾茲曼方法的python版并行程序”等已廣泛應用玉流體動力領域

超大并行規(guī)模：如張玉教授cem團隊作品，在天河2號上成功突破了并行規(guī)模20萬核，天河2號滿載約為38萬核

【人工智能組】

金獎：

中山大學AlphaAndOmega隊

銀獎：

鄭州大學先行者隊

江南大學隊

銅獎：

山東大學SDU-AI隊，

中科院計算所2333333隊

廣東工業(yè)大學 Gdut 728隊

人工智能組比賽涌現(xiàn)出哪些技術亮點？

數(shù)據(jù)處理：各組在給定數(shù)據(jù)不平衡性上運用了不同的升采樣，降采樣，數(shù)據(jù)清洗等方法，有效提高了最終的測試成績

模型算法：借鑒了國內外情感分析成果，對不同模型算法的融合做出積極嘗試，如對常見的CNN，LSTM，GRU等神經(jīng)網(wǎng)絡能夠加以運用和融合，構建新的網(wǎng)絡。同時結合傳統(tǒng)機器學習算法，在模型參數(shù)調整方面能夠切入大賽主題的重點，關注情感分析分類中受到實際業(yè)務部門更關注的差評分類的預測性能。

【優(yōu)化組】

金獎：

信息工程大學孤煙直隊

銀獎：

山東大學多喝熱水多看文檔隊

上海交通大學微小的優(yōu)化隊

銅獎：

中國科學技術大學鴻雁優(yōu)化隊

上海交通大學醬油隊

信息工程大學Codesniper隊

深圳大學下個隊

深圳大學szux隊

優(yōu)化組比賽涌現(xiàn)出哪些技術亮點？

平臺利用：充分利用KNL眾核架構，將程序進行擴展，并對稀疏矩陣算法和數(shù)據(jù)結構進行優(yōu)化，同時利用KNL高緩存的優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)訪存速度

算法改進：拜托數(shù)據(jù)依賴，設計并實現(xiàn)了多線程并行

計算效率：采用自動向量化和Intrinsics手動向量化相結合，大幅度提高計算效率

特別獎及優(yōu)勝獎項：

中國銀聯(lián)國家工程實驗室創(chuàng)新成就獎

中山大學AlphaAndOmega隊

中國銀聯(lián)國家工程實驗室最具商業(yè)潛力獎

南京大學牡丹隊

中國科學技術大學 鴻雁隊

中山大學 智能視界隊

并行基金賽區(qū)優(yōu)勝獎

武漢大學DFTGroup隊

廣東工業(yè)大學愛國敬業(yè)隊

中山大學智能視界隊

城都信息工程大學耦合隊

華中科技大學什么都不隊

山東科技大學奔牛隊

天津大學 一萬年太久只爭朝夕隊

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