寻找中国好应用 ASC14广发英雄帖

为支持和推动国产应用软件的自主研发和产业化，2014年ASC世界大学生超级计算机竞赛组委会于日前宣布，征集自主开发的应用软件作为大赛的并行优化赛题，并汇集全球超算队伍力量对入选应用进行优化。本次应用征集活动向所有中国超算用户和专家开放，任何符合条件的组织机构和个人均可参与。

据大赛组委会负责人浪潮集团高性能事业部总经理刘军透露，征集入选的应用将在基于天河二号的超算架构上运行，经过全球各超算队伍的并行调优，极有可能在天河二号上最终实现大规模实测，从而挑战天河二号的性能极限。

当前，美、日、欧等超算发达国家已经把超算当作提供社会服务的基础性工具，更加关注超算的实用价值而非单纯的技术性指标。在这一理念的推动下，源自美日欧的开源软件或商业软件大量涌现，已经成为全球超算系统中最主流的应用来源。而对于想要成为超算强国的中国而言，自主研发的应用软件必然是需要突破的一个“短板”.

ASC作为发源于中国的国际性超算组织，对中国自主研发的应用软件的关注，并非始于此次应用征集活动。早在2013年亚洲大学生超级计算机竞赛上，ASC组委会就采用了自主开发的高精度计算流体力学软件OpenCFD作为比赛应用试题。同时，为了让年轻的超算人才更好的了解和掌握最新的技术，ASC组委会还特别设置了MIC应用优化比赛环节，考察参赛大学生新技术的知识水平和动手能力。这也成为ASC世界大学生超级计算机竞赛有别于SC、ISC的一大特色。

据了解，计算流体动力学(CFD)是技术计算行业最重要的应用领域之一，其广泛的应用于汽车、能源、航空航天等行业。2013年亚洲超级计算机竞赛中所采用的OpenCFD由中国科学院力学所李新亮研究员提供，涉及到航天、航空及湍流基础研究领域的7个典型应用算例，其中槽道湍流的直接数值模拟算例，程序设定运行2001步，算例的复杂程度对每一支参赛队伍来说都是巨大的挑战。为了获得更快速的程序运行速度，多支参赛队伍在经过对算例代码的分析之后，成功将部分代码移植到GPU上运行，并在实测中获得了远超CPU运行的速度。而经过众多参赛队伍优化后的程序代码，也在比赛结束后由组委会交到提供者手中。

而作为ASC大学生超级计算机竞赛的特色比赛项目，ASC 13的MIC应用优化选用了BSDE期权定价模型作为比赛试题。BSDE模型应用范围涉及很多科学领域， 其中包括金融计算领域，在衍生产品定价以及风险对冲问题上，BSDE模型是一种有效的解决方案。与传统的Black-Scholes模型不同，BSDE模型可以处理非线性问题。但逆向随机计算普遍存在高维解的计算问题，需要求解维度很高的逆向随机微分方程(组)，并且要求计算时间不能很长，要有实时性。因此，BSDE试题的挑战性在于如何最快速度的运行完程序，在最短的时间内得到最准确的结果。

MIC本身便是一种非常新计算架构，再加上BSDE的复杂程度和实时性要求，使得这项测试成为每支参赛队伍最大的挑战项目。ASC13的参赛队员认为这个试题的挑战在于如何降低CPU与MIC之间的数据传输次数，并在分析后发现，current_solution几乎占据了全部的运行时间。于是采用了算法改进、OpenMP实现并?化、guided线程分配?式、SIMD指令强制向量化、减少分?判断、减?数据依赖、减?并?粒度、在CPU与MIC协同计算异步完成计算任务等优化方法，最终实现了6万倍性能的提升。对于这一出自一群在校大学生之手的优化结果，ASC大赛评委会的所有评委给予了高度的评价，一致认为我国在校大学生对部分超算应用的理解，已经超过了世界大学生的平均水平，我国超算未来可期。

可以说，从既往的经验来看，ASC大学生超级计算机竞赛对国产应用软件、对超算新技术的推动均起到了巨大的作用。而即将在明年举行的2014年ASC世界大学生超级计算机竞赛，将吸引全球高校的广泛参与，全球超算青年精英汇聚一堂，势必会让入选应用得到最大程度的优化。无论对于参赛者还是应用提供者来说，都将是一次难得的机会。