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2019 ASC世界大学生超级计算机竞赛

ASC Student Supercomputer Challenge(中文:ASC世界大学生超级计算机竞赛)是由中国发起的面向全球的大学生超算竞赛,与美国SC、德国ISC并称全球三大超算竞赛。

ASC Student Supercomputer Challenge发韧于2012年,经过7年发展,经历了从中国到亚洲,再从亚洲到世界的规模升级,影响力不断攀升。迄今为止,ASC 竞赛已吸引到全球超过 5500 名年轻人才参与,参赛队伍总数超过1100支。

ASC竞赛由中国倡议成立,与日本、俄罗斯、韩国、新加坡、泰国、中国台湾、中国香港等国家和地区的超算专家和机构共同发起并组织,并得到美国、欧洲等国家地区超算学者和组织的积极响应支持。ASC竞赛旨在通过大赛的平台,推动各国及地区间超算青年人才交流和培养,提升超算应用水平和研发能力,发挥超算的科技驱动力,促进科技与产业创新。

一、ASC19竞赛介绍

世界范围的各高等院校均可报名ASC竞赛,以高校为基本参赛单位,每所高校可以组织多支队伍报名参赛;每支参赛队伍由5名学生+1名指导老师组成,参赛学生必须为具有该校正式学籍的本科生。

ASC19超算竞赛赛程分为三个阶段:第一阶段是高校报名并组织参赛队伍,所有有意向参加的高校需要在2019年1月7日之前通过竞赛官网向组委会提交申请,每个高校可以有多个队伍,参赛队需要1名指导老师和5个在校本科生;初赛定于在1月8日-3月12日期间进行,各参赛队根据竞赛命题要求进行相关书面方案准备和应用优化,由评审委员会评选出前20名总分最高的队伍进入决赛;总决赛时间定为4月21日-4月25日,获得出线的高校队伍将在大连理工大学进行面对面比拼,角逐ASC19总决赛的各大奖项。

ASC19已收到众多海内外高校队伍踊跃报名,注册队伍数量超过300支,包括清华大学、新加坡南洋理工大学、美国德州A&M大学、台湾清华大学、澳大利亚莫纳什大学、香港中文大学、德国埃尔朗根-纽伦堡大学、波兰华沙大学、俄罗斯乌拉尔联邦大学等实力高校,再次突破纪录。人工智能应用单张图像超分辨率SR、地球气候模拟CESM、超算基准测试HPL和HPCG等赛题成为今年的预赛赛题。

二、全球具有高挑战性的超算竞赛

ASC超算竞赛是世界规模最大的大学生超算竞赛,每年超过1000名大学生报名参赛,参赛大学生需在近2个月的时间内熟悉预赛赛题的应用特点并交出优化思路,最终进入总决赛的为20支队伍100人。

总决赛时间为5天,参赛大学生队伍需在5天时间内现场组建一台运行功耗不高于3000W的超级计算机系统作为平台,优化完成近7道HPC与AI应用赛题。

ASC竞赛是国际同类比赛中,第一个引入世界级顶级超算系统作为竞赛平台的赛事。2014年竞赛与国家超级计算广州中心合作,引入了当时全球最快的超级计算机天河二号作为竞赛平台,2017年竞赛与国家超级计算无锡中心合作,将目前全球最快的超级计算机神威·太湖之光作为竞赛平台。让本科生可以实际动手操作全球最快的超级计算机并挑战尖端科学应用问题,无疑能充分激发年青人超乎想象的科技创新热情。

ASC致力于竞赛与国际大科学问题结合,提供参赛队员更多与国际大科学工程的亲密接触机会。ASC15竞赛与世界最大射电天文望远镜项目SKA合作,将其应用Gridding作为赛题,ASC17竞赛采用戈登·贝尔奖入围应用高分辨率海浪数值模拟MASNUM及无人驾驶领域AI应用作为竞赛赛题。ASC18竞赛包含了一道世界顶尖科学成就的计算应用, 2017年诺贝尔化学奖颁给了“在开发用于溶液中生物分子高分辨率结构测定的冷冻电镜技术方面的贡献”的三位科学家, 而ASC18将冷冻电镜的核心应用三维重构软件Relion作为竞赛赛题。

ASC19竞赛赛题地球气候模式CESM通过研究二氧化碳浓度对全球变暖的影响,为控制全球变暖提供思路。竞赛邀请参赛学生对CESM进行优化,以缩短模式运行时间,降低对计算资源的依赖,同时基于历史数据模拟未来十年的气候变化。

ASC世界大学生超算竞赛专家委员会主席、全球最快超级计算机排行榜Top500发起人、美国橡树岭国家实验室和田纳西大学杰出教授杰克·唐加拉(Jack Dongarra)表示:“我参与过全球主要的大学生超算竞赛,和国际同类竞赛相比,ASC是最激烈的。看到这么多学生在一起竞赛,感到有一种很正向的能量被激发。赛事对超算发展非常有意义,因为它很可能会影响学生将来的走向和职业的发展,会引导他的职业发展,这样的比赛非常好。”

三、ASC竞赛打开了人工智能比拼的新视角

ASC竞赛从2016年引入人工智能AI赛题,意在激励参赛队员充分发挥超算计算力挑战优化领先AI应用,至今已得到科大讯飞、百度、微软等著名人工智能企业的大力支持与积极参与。

ASC16人工智能赛题为来自科大讯飞提供的智能语音DNN应用。竞赛要求参赛队进行该算法的MIC众核超算移植优化。总决赛中,华中科技大学代表队设计了非常出色的深度神经网络方案,在天河2号超级计算机上实现高度优化,对涉及英文、中文普通话、四川方言三个语种共约60万条语音数据实现了高准确度训练模型,并将计算性能最高提升108倍。

ASC17人工智能赛题为来自百度提供的交通预测应用。预赛阶段给出某城市前50天实际采集的交通状况的训练数据集,要求参赛队预测出第51天的交通状况。在总决赛阶段,赛题难度进一步升级,要求各队伍在3000瓦功耗下采用组委会提供的超算服务器搭建系统集群,利用百度PaddlePaddle框架开发深度学习神经网络算法,预测多达300+道路在某规定时间的早高峰路况。北京航空航天大学、清华大学、乌拉尔联邦大学以及香港浸会大学等多队在这道赛题中针对性给出了出色的解决方案。

ASC18人工智能赛题为来自微软提供的自然语言阅读理解中的搜索提问回答预测(Answer Prediction for Search Query)。参赛队需要基于来自于搜索引擎如Bing或语音助手如Cortana的真实提问所构建的巨大数据集,研究创造自己的回答预测的AI方法和模型,以实现对提问的准确回答,让人工智能向解决好认知挑战更进一步。

ASC19人工智能赛题是单张图像超分辨率SR。SR是指由一副低分辨率图像重构高分辨率图像,在卫星和航空成像、医学图像处理、人脸图像分析、文本图像分析、标识和数字车牌读取、生物特征识别等领域应用广泛,近二十年来吸引了众多学者研究。2017年生成式对抗网络GAN被引入到SR研究中,带来了更广阔的想象空间。这道赛题要求参赛队员基于PyTorch框架设计和优化算法,将组委会提供的80张由高分辨率图像生成的低分辨率图像的分辨率扩大四倍,并且尽可能提高重建的高分辨率图像的质量,使肉眼看上去清晰、舒服。

全球最快超级计算机排行榜Top500发起人杰克·唐加拉(Jack Dongarra)对ASC竞赛的AI应用挑战表示肯定,他认为大数据和高性能计算的相互融合会推动人工智能技术的进一步发展。人工智能技术在实际生活中的应用其实已经有很多,比如说自动驾驶汽车,“这在20年前是不可想象的,现在已经接近实现了,在我有生之年会看到很多过去不可想象的人工智能实现。”

四、ASC竞赛全球影响力

曾受到国家科技部、国家教育部、省市领导及他国领导人、大使参赞的参与、支持

中国国家教育部副部长杜占元、国家科技部高新司杨咸武副司长曾先后视察了ASC竞赛; 匈牙利、俄罗斯、法国等多国外交使官参加了ASC相关活动;新加坡总理李显龙在他的facebook提及到ASC14竞赛。他提到:“很高兴看到南洋理工大学获得大学生超级计算机竞赛亚军,这个竞赛考察参赛队很多技能,包括系统构建、编程等。”

得到众多海内外高校认可和重视

教育部副部长杜占元等一行领导视察ASC14决赛现场(左图)

新加坡总理李显龙在他的facebook上介绍了ASC超算竞赛(右图)

很多海内外名校多次参加ASC并晋级决赛,如国内的清华大学、中山大学、上海交通大学、国防科学技术大学、华中科技大学、北京航空航天大学、浙江大学、香港浸会大学、台湾清华大学等,海外的米什科尔茨大学、圣彼得堡国立大学、乌拉尔联邦大学、埃尔朗根-纽伦堡大学、华沙大学、南洋理工大学、泰国农业大学等。

清华大学指导老师翟季东坦言,清华大学之所以能够两次完成“大满贯”——夺得ISC、ASC和SC竞赛的总冠军,与从未缺席ASC竞赛有直接关系。而太原理工大学数学学院副院长李明认为,ASC竞赛之所以能够得到世界范围内高校的认可,其原因在于参加竞赛不仅能获得超算知识,更重要的是这种大范围的国际化交流对学生而言是一笔难得的财富。他介绍说,太原理工大学举办ASC大赛期间,不仅举办了校内选拔赛,而且还有多达200名志愿者参与其中,很多英语、工商等非计算机专业的学生在这项国际交流活动中受益匪浅。

清华大学、国防科学技术大学、上海交通大学、中山大学、浙江大学、北京航空航天大学青海大学等高校均出台了政策,规定ASC获奖学生保研可获得加分,以鼓励学生报名参赛。

众多海内外专家、学者的参与和支持

ASC 竞赛专家委员会主席由 LINPACK 创始人及 TOP500 发起者之一、美国田纳西大学杰出教授 Jack Dongarra 等世界顶尖超算专家联合担任。中国科学院院士沈绪榜、中国工程院院士 何新贵、中国工程院院士陈左宁,美国 ACM 院士、日本东京工业大学教授 Satoshi Matsuoka, 以及俄罗斯科学院会员、计算科学总监 Sergei M. Abramov 出任副主席。同时还有近百名全球权威HPC专家、国家超算实验室、知名科研单位对大赛表示了强烈关注和热情参与。

全球知名媒体关注报道

ASC超算竞赛曾受到我国多家高端、党政媒体报道。中央电视台曾报道大赛十余次, CCTV《新闻联播》5次报道、CCTV-2 《对话》栏目精心制作了基于ASC超算竞赛的“揭秘超级计算机”专题节目,新华社、中新社、人民日报、经济日报、科技日报等党政高端媒体也曾多次、大篇幅报道大赛消息。同时大赛还吸引了中国台湾中央社、中国台湾三立电视台、中国台湾中视、凤凰卫视、广东卫视、北京电视台、山西电视台、上海电视台、广州电视台、湖北电视台、江苏电视台、香港文汇报等报道。

此外,ASC竞赛还受到众多国外知名媒体报道。世界第一大通讯社-英国路透社、俄罗斯最大通讯社-塔斯社、日本最大通讯社-共同社、韩国最大通讯社-韩联社、印度最大通讯社-印度报业托拉斯、新加坡联合早报、美国HPCwire等知名媒体多次报道大赛。

全球第一本超算竞赛专著

2016年,全球第一本超算竞赛专著《超算竞赛导引》出版,该书以 ASC 超算竞赛为主体,深入浅出地介绍了超级计算机基础、往届超算竞赛情况以及竞赛赛题分析等内容。引领读者理解超级计算机及其系统 架构、评测方法等,详细介绍了 ASC 世界大学生超级计算机竞赛及规则,并以实际超算竞赛赛题为例,介绍了如何针对实际超算应用赛题进行算法分析和性能优化。

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