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2015台灣學生叢集電腦競賽 清華大學勇奪冠亞軍

國家實驗研究院高速網路與計算中心(以下簡稱國網中心)長期致力於培養台灣高速計算人才,積極鼓勵台灣學子站上國際舞台,於6月3、4日舉辦「2015台灣學生叢集電腦競賽」(Taiwan Student Cluster Challenge, TSCC),晉級決賽的8支隊伍較勁組裝叢集電腦(註1)、對硬體進行效能優化調校,以及應用電腦進行應用程式解題,最後由清華大學「無法達成共識」與「按讚了解更多」隊勇奪冠亞軍。
上圖) 國研院國網中心舉辦的「2015台灣學生叢集電腦競賽」(Taiwan Student Cluster Challenge, TSCC),全體參賽隊伍合影。

此次比賽共選出冠、亞、季軍及兩名佳作,分別可獲得12萬、5萬、3萬以及佳作各1萬元獎金。清華大學冠亞軍隊伍將組成聯隊,代表台灣參加今年11月於美國奧斯丁舉行的「全球學生叢集電腦競賽」(Student Cluster Challenge, SCC),另外也準備參加將於2016春季舉行的「亞洲超級計算機競賽」(Asia Student Supercomputer Challenge, ASCC)。

承襲啟蒙 棒棒相傳

為培養國內優秀青年學生投入高速計算領域,國研院國網中心創辦TSCC競賽,至今已邁入第五年,鼓勵並協助培育多位資工領域的年輕學子,前進國際性的叢集電腦競賽,發光發熱,例如台灣學生曾於2010年及2011年兩度奪得「全球學生叢集電腦競賽」(Student Cluster Competition, SCC)總冠軍,及2014 SCC「效能調適」(High-Performance Linpack, HPL) 冠軍,更打破歷年記錄,創造了大賽史上最高浮點運算性能(2)的成績。

本次競賽吸引國內大專院校共13隊青年學子報名參賽,皆是各校屆屆相傳、承襲學長姐競賽經驗的新生代。由具備豐富國內外競賽經驗的學長姊們擔任教練團,依母雞帶小雞的精神,引領新舊傳承。比賽經過初賽後,共有8組優秀隊伍進入決賽,包含清華大學及成功大學各2隊、交通大學、台中教育大學、東海大學各1隊,以及由交通大學、中央大學、台中教育大學、新竹教育大學四校組成的聯隊,帶給本競賽耳目一新的感覺。

秉持育才初衷 考題別出心裁

TSCC 2015參照世界級的SCC模式,考驗學生自行建置叢集式超級電腦的實力。過去的競賽主軸大多屬於硬體建置及系統管理的能力,然而面對國際間高速計算潮流的變化,硬體不再是提升科技能量的唯一途徑,運用軟實力成為當今世界的趨勢。因此今年國網中心別出心裁設計考題,於應用題中新增「多核心高效能程式調校」,讓參賽者撰寫平行程式以充分利用多核心提升計算效能,達到加速解題的目的,SCC未曾如此出題,亦是競賽有史以來的新創,不僅是對硬體熟悉的考驗,亦是增加參賽者軟體的實力!

TSCC競賽計畫主持人張西亞表示:「國網中心每年投入設備、教育訓練和專業人力,讓此競賽具備專業水準,以及育才推廣的意義和價值。從世界前五百大超級電腦(TOP500)觀察,台灣近年建置叢集電腦系統的數量減少,10年前最多曾有11座叢集電腦同時在榜上,但今年僅存國網中心的御風者入榜。相較於許多國家以國家的力量挹注扶持,使其學研單位有能力建置眾多大型叢集電腦,台灣學生擁有的硬體資源相較勢微;但台灣學子擁有創新與軟實力的潛能,透過包括國網中心在內的多方協助,培養多元資訊能力,可望以軟實力突破重圍。」

叢集電腦領域的明日之星

綜觀本屆競賽,雖然參賽同學大多沒有經驗,但整體與過往的隊伍相比有明顯的與創新。最後由清華大學的「無法達成共識」與「按讚了解更多」以整體性的高成績分別獲得冠軍及亞軍。

(上圖) 「2015台灣學生叢集電腦競賽」冠軍隊伍:清華大學「無法達成共識」團隊合影。



冠軍隊長清大資工系大二生陳維駿表示:「參賽的同學都沒有經驗,感激學長姊的訓練,讓大家能快速進入狀況。雖然裝機過程不太順利,但第二天調整機器後就恢復正常,讓大家鬆了一口氣。我們學到在競賽中,『計畫永遠趕不上變化!』唯有培養團隊合作的默契,迅速達成共識,才能順利進行比賽。」

(上圖) 「2015台灣學生叢集電腦競賽」亞軍隊伍:清華大學「按讚了解更多」團隊合影。



亞軍隊長,亦是將於SCC擔任隊長的清大資工系大三生郭柏妤則說:「許多隊員其實從沒接觸過比賽的場面和突發狀況,SCC又是一個更大規模的國際競賽,所幸國網中心舉辦這類競賽,給予同學一個競賽的全觀和模擬的機會,是非常難得的經驗。而且我們發現,透過國網中心的推廣,參與的人數慢慢增多,也感覺大家都在進步。」

季軍是由台中教育大學「海豹會爬樹」獲得,雖效能調教最佳化(HPL)成績不高,但因對應用程式解題題目的理解比較充分,綜合後獲得較佳成績。

效能調教最佳化這一項目最高分則由獲得佳作的四校聯隊「幼稚鬼團與他的快樂夥伴」創下,他們新穎地使用國際知名之費米實驗室(Fermilab)特別為解決科學計算問題所修正的Scientific Linux系統來安裝環境,跑出345.6 Gflops的效能成績,吸引評審們的矚目,亦獲得高度肯定。

自第一屆舉辦競賽以來,報名隊伍數慢慢增加,顯現國內涉獵叢集電腦的種子逐漸增多。未來國網中心仍會肩負培育國內高速計算人才的重任,創造更多的明日之星!

2015台灣學生叢集電腦競賽獲勝隊伍: 冠軍:清華大學「無法達成共識」 亞軍:清華大學「按讚了解更多」 季軍:台中教育大學「海豹會爬樹」 佳作隊伍:交通大學、中央大學、台中教育大學、新竹教育大學四校聯隊「幼稚鬼團與他的快樂夥伴」 佳作隊伍:東海大學「NeedMoreGche」

關於TSCC 2015:

參照美國高速計算會議(Supercomputing Conference, SC)每年舉辦之「全球學生叢集電腦競賽」(SCC)模式,國網中心舉辦「台灣學生叢集電腦競賽」(Taiwan Student Cluster Challenge, TSCC)。TSCC 2015中,國網中心提供服務等級之Sun Cluster計算伺服器和GPU加速卡,同時選用的題目皆為具代表性的軟體,包含全球五百大超級電腦所使用的效能評估軟體HPL,及另外兩個應用軟體LAMMPS和Einstein toolkit,分別是分子及天文領域中著名軟體。

同時隨著多核心系統日益普遍,無論桌上型電腦、筆記型電腦甚至平板電腦、智慧型手機,皆採用多核心處理器。如何充分使用多核心處理器所帶來的效能優勢進行工程科學計算,成為研究人員重要的課題。為增進參賽同學軟體實力,新增「多核心高效能程式調教」解題,藉由對平行效率的瓶頸與了解,進行平行程式撰寫或調整環境設定,進而發揮最佳的平行計算效能,藉此增進同學對高速計算軟硬體環境之經驗。

備註:

1所謂「叢集電腦」,是透過高速網路串接多部計算主機,並藉由調適的技術,讓整座叢集電腦可以獲得最高的整體效能,以發揮螞蟻雄兵的力量。「學生叢集電腦競賽」是考驗學生自行建置叢集式超級電腦的實力,包含自組叢集硬體、基本環境安裝、叢集電腦效能調適最佳化以及應用程式解題能力。

2浮點(floating-point)指的是帶有小數的數值,浮點運算即是小數的四則運算,常用來測量電腦運算速度。「每秒浮點運算次數」(floating-point operations per second, Flops)是決定電腦計算能力的關鍵,1 TFlops/s代表每秒執行一兆次浮點運算。