清大HiPAC競賽抱回兩大獎 培育HPC人才最佳搖籃 智慧應用 影音
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清大HiPAC競賽抱回兩大獎 培育HPC人才最佳搖籃

  • 林佩瑩台北

清華大學NTHU-2隊於HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽,榮獲冠軍佳績。國網中心
清華大學NTHU-2隊於HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽,榮獲冠軍佳績。國網中心

隨著AI、大數據等創新科技湧現,成為眾多產業推動數位轉型、發展創新服務的重要核心後,HPC重要性與日俱增。研究專長涵蓋雲計算、高性能計算、分佈式系統領域的清華大學資訊工程系教授周志遠,很早就觀察到HPC應用範圍日益廣泛,所以一直以來很重視HPC人才培育,在寒假期間特別開設HPC叢集競賽訓練營,並鼓勵各領域的學生參與,目前在各大HPC競賽中獲得優異成績。

如在國研院國家高速網路與計算中心舉辦的「HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽」中,周志遠指導的清華大學NTHU-2、NTHU-1團隊,分別獲得第一名、第三名的佳績。

清華大學資訊工程學系同學於HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽共組NTHU-1隊,榮獲季軍成績。國網中心

清華大學資訊工程學系同學於HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽共組NTHU-1隊,榮獲季軍成績。國網中心

清華大學資訊工程系教授周志遠說,發展多年的HPC技術,在全球數位資料量大增下,已成為各產業分析大量資料時不可或缺的重要技術。然要打造HPC架構並不容易,非一般企業能完成,在學校已經有HPC環境,自然應該做好培育HPC人才。寒假HPC研習營主要是招收大一、大二學生,透過一連串的培訓課程後,我們會協助有興趣的團隊參與國內外比賽,鼓勵學生持續投入HPC領域。對同學而言,HiPAC競賽是非常好的練兵機會,除驗證寒假研習營所學之外,有助於培育更多HPC的人才。

清華大學NTHU-2 隊吳昱潔說, 初期多數同學都對HPC技術一竅不通,當時都是在周老師鼓勵下參與HPC叢集競賽訓練營,才正式接受完整課程訓練,進而了解該技術的應用奧秘。而訓練營的上課過程中,老師透過多種方式鼓勵與激勵,讓同學對HPC領域保持熱誠,加上學長姐的全方位協助,最終得以順利開始參與海內外的各項比賽。

「在參與HPC叢集競賽訓練營過程中,很明顯感受到老師對HPC的熱情,相關課程規劃也非常完善,讓我們體認到HPC技術的重要性。」清華大學NTHU-2隊陳凱揚解釋:「正因如此,我們才能夠從實作中學習,進而參與各種HPC競賽,對於掌握HPC特性帶來非常大幫助。」

累積比賽經驗 鎖定新加坡國際賽

榮獲HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽第一名的清華大學NTHU-2,是使用於分子動力學模擬的GROMACS,這套軟體是利用基本力學的方程式來模擬粒子演化,如分析蛋白質、脂質等生物分子等。GROMACS最大特色在於可使用MPI來進行跨節點的平行運算,加上支援GPU晶片加速,且部分模擬還可在 GPU晶片上運行,能避免CPU、PCIe之間的傳輸瓶頸,徹底發揮HPC架構的特性。

清華大學NTHU-2隊牟懋軒表示,這項比賽是在台灣杉 3 號超級電腦執行,我們針對此架構特性,預先在GROMACS軟體中設定好相關參數,以及使用CMake時對應的參數,確保軟體能順利運作。其次,我們也著重於MPI ranks、threads數量等,在跨節點平行運算上的相關設定等工作。透過分析數量與每個步驟效能的關係後,最終找出能提高整體效能的方法,有助於進一步了解HPC架構的特性。

清華大學NTHU-2隊黃彥鈞表示,本次參與HiPAC競賽是很好的歷練,可知道在HPC叢集競賽訓練營時的不足之處,有助於日後參與國內外比賽時,能更快進入比賽狀況。目前我們正在準備參加新加坡HPC-AI,團隊有信心運用此次比賽的經驗與技術,進一步創造出更好的成績。

驗證訓練營成果 持續投入HPC領域

以Quantum ESPRESSO (QE)為參賽主題,獲得HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽第三名的清華大學NTHU-1,同樣是由大一、大二的同學組成,儘管大多數同學都是主修資工,雖然在周志遠教授、學長等介紹下,都對 HPC 領域感到興趣,不過卻沒有任何 HPC技術的基礎知識。然在參與周志遠教授舉辦的HPC叢集訓練營、模擬 HPC 競賽,搭配國網中心提供的豐富計算資源,最終透過實作方式體驗到HPC技術的魅力。

清華大學NTHU-1隊李品萱說,在結束HPC叢集訓練營課程之後,累積不少關於系統效能調校最佳化的知識, 也激發同學對HPC領域的濃厚興趣。所以在得知國網中心舉辦的比賽後,一同組成競賽團隊,希望透過實際參賽提升程式調整/最佳化,及解決問題的能力。我們剛接觸HPC不久,HiPAC競賽是非常好的驗證場合,可了解還有哪些需要改進或加強的地方。

「在參與PC叢集訓練營課程、國網中心競賽後,才發現該技術與許多應用都息息相關,如AI、力學分析等。」清華大學NTHU-1隊彭馨屏解釋:「在本屆比賽結束,我們也會持續參與HPC領域課程與其他國外競賽,藉此累積相關領域的技術能力。」

清華大學NTHU-1翁君牧說,團隊選擇的Quantum ESPRESSO,是為電子結構計算和材料建模而設計的程式碼套件,支援 MPI 以及 OpenMP 等的平行運算技術。我們在學校的課程訓練中,也曾順利在國網中心的台灣杉1、2、3 號超級電腦上執行過,所以興起參與本次比賽的念頭,最終也獲得第三名好成績。

「由於我們也報名新加坡HPC-AI等國外競賽,所以本次競賽是非常重要的前哨戰,讓團隊累積非常寶貴的技術能量,有助於做好更多準備。」清華大學NTHU-1蕭皓隆解釋:「雖然兩個比賽的環境不一定相同,但已經足以讓我們深入掌握HPC架構與特性,讓我們有信心在新加坡HPC-AI競賽中創造更好的成績。」

清華大學NTHU-1涂幸宸說,過去在訓練營、HPC競賽模擬時,所有應用軟體都是老師、學長預先準備好。直到本次參與HiPAC第一屆國網盃應用程式效能優化競賽時,才是由團隊自行完成前置工作的準備,也體認到相關環境設定非常繁瑣,若沒有準備完善,就會影響到後續的優化進度,這是非常寶貴的經驗。

對台灣而言,培育HPC人才是非常重要的工作, 在清華大學NTHU-1隊、NTHU-2隊規劃中,都會參與新加坡HPC-AI競賽、 美國 Supercomputing Conference舉辦的SCC競賽,及歐洲的ISC High Performance 2023等,在周志遠教授持續指導、清華大學其他團隊協助下,可望創造出更好的成績,厚植台灣HPC領域的實力。

 


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