大学生超算竞赛六强全分析

“首届中国大学生超级计算机竞赛暨ISC12国际大学生超级计算机竞赛中国区选拔赛”初赛于3月22日完成，经过激烈的角逐，国防科学技术大学、中国科学技术大学、清华大学、武汉大学、山东大学、中山大学等六大名校跻身决赛。这六支出线队伍将在4月16日至4月19日在北京举行决赛，争夺6月份在德国举行的ISC12国际大学生超级计算机竞赛的两张入场券。超算高手之间的强强对抗必将吸引更多关注，下面，让我们走进这六支高校各具特色的超算世界（以下排名不分先后）。

国防科学技术大学

1983年12月22日，中国第一台每秒钟运算达1亿次以上的计算机——“银河”在国防科学技术大学研制成功。 “银河”巨型计算机系统是我国目前运算速度最快、存贮容量最大、功能最强的电子计算机。它是石油、地质勘探、中长期数值预报、卫星图像处理、计算大型科研题目和国防建设的重要手段，对加快中国现代化建设有很重要的作用。目前，只有少数几个国家能够研制巨型电子计算机。“银河”计算机的研制成功，提前两年实现了全国科学大会提出的到1985年“我国超高速巨型计算机将投入使用”的目标，使我国跨进了世界研制巨型机国家的行列，标志着中国计算机技术发展到了一个新阶段。

2009年国防科学技术大学研制成功“天河一号”千万亿次计算机，使我国成为继美国后第二个可自主研制千万亿次超级计算机的国家。 2010年11月14日，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机前500强排行榜，天河一号的二期系统“天河-1A”成为全球运算速度最快的超级计算机。

中国科学技术大学

中国科学技术大学在超级计算方面的研究和应用几乎涵盖了包括计算机科学在内的科学与工程的各个学科。其中，很多研究方向(例如，计算物理、计算化学、计算生物学、天体空间模拟、气象预报、空气动力学、石油勘探等等)都涉及到高性能计算，甚至离不开高性能计算。

在典型应用领域的并行软件研制与开发方面，主要针对国民经济建设和国防安全领域的一些典型应用研制与开发并行软件，主要包括淮河流域的汛期防洪调度、枯水期防污调度和水资源优化配置等资源环境方面的应用，灾害性气象预报、城市社会应急系统和火灾现场的模拟在线与分析等社会公益方面的应用，信息攻防和雷达成像分析等国防安全方面的应用，以及基因序列分析和蛋白质功能位点预测等生物信息学方面的应用。

清华大学

清华大学计算机系成立于1958年，现已发展成为我国计算机学科领域内综合实力强，影响力大的计算机系，在中国计算机事业的发展乃至国民经济建设中发挥着重要的作用。自1998年1月起，清华大学计算机系师生在国际上发表高水平SCI论文共1637篇，在全球排名第11位（前十位均为美国著名企业及高校：IBM、麻省理工、AT&T、斯坦福等）。

目前清华大学与浪潮集团共建有超百万亿次的超级计算机于2011年投入运行，这台超级计算机已经承担起了联合国政府间气候变化专门委员会第五次评估报告（IPCC－AR5）气候模拟、预测、评估试验的计算任务。通过中国科学院大气物理研究所“大气科学和地球流体力学数值模拟”国家重点实验室（IAP/LASG）气候系统模式研发团队与清华大学地球系统科学中心（CESS）高性能计算团队的共同努力，利用IAP/LASG自主发展的气候系统模式FGOALS，基本完成了“政府间气候变化专门委员会”第五次评估报告（IPCC AR5）要求的核心数值实验，即第五次耦合模式比较计划协同数值实验（CMIP5）。目前已经向“国际气候模式诊断和对比计划委员会”（PCMDI）正式提交模拟实验结果。

武汉大学

武汉大学拥有华中地区高校领先的高性能计算系统，全校有多个学院的教师和在校学生注册并使用该系统，包括：电子信息学院、测绘学院、电气工程学院、水利水电学院、化学与分子科学学院、数学与统计学院、生命科学学院、土木建筑工程学院、资源与环境科学学院、计算机学院以及物理科学与技术学院，其中共有8个兴趣小组。

为准备参加本次大赛，计算机学院、网络所、教学办公室等相关负责老师就本次大赛的推广宣传展开了一系列活动， 2月10日学院便开始通过邮件，学院首页信息等媒体以及各年级学生会等组织在学生群体中宣传，几日内便有10多名学生积极报名参加，经过老师的选择和面试，最终定下参赛名单。学院为参赛队员提供了极大的设备及人力支持，营造了良好的竞赛环境。小组精诚合作，团结一致，每天进行大量的交流和讨论。互相学习，取长补短，共同进步。带队老师每天和队员一起探讨钻研，学习。预赛阶段队伍克服了许多困难，完成了大量的测试，配置任务。

山东大学

山东大学在超级计算机的应用中有着丰富的经验，其生命学院、化学院、药学院、物理学院、能动学院和材料学院都有超算实际应用，其中引人瞩目的是生物技术国家重点实验室的973项目（2011CB707401）纤维素酶高效降解结晶纤维素的催化机理研究，极大地促进CBHI持续高效降解结晶纤维素的分子动态过程的研究。纤维素外切酶CBHI持续催化降解结晶纤维素的生物过程在毫秒级，这意味着常规MD模拟只能对酶分子的动态过程进行有限的收敛模拟分析。为此，山东大学高性能计算团队使用了增强取样的副本交换分子动力学模拟(REMD)方法。REMD能够加速计算，减少计算时间，但是会使用成倍于常规分子动力学模拟的计算资源。在山东大学高性能计算中心进行的纤维素酶的REMD模拟，模拟包含80个副本，每个副本使用12核，共使用960核，总模拟时间尺度达到微秒级。此模拟将极大地促进CBHI持续高效降解结晶纤维素的分子动态过程的研究以及降解过程充分必要条件的阐明。

中山大学

中山大学拥有广州高校领先的超算平台，对于高性能计算在学科建设及科研创新中的应用非常重视。同时中山大学认为，人才的培养是超算发展的关键，并通过课程教育、专业培训和兴趣小组等多种形式，进行相关专业人才培育。目前学校高性能计算服务平台上有来自16个学院的多个科研团队，其中有不少对高性能计算感兴趣的积极分子和有各种学科背景的兴趣小组，高性能计算中心与这些积极分子和兴趣小组保持了良好的关系，通过培训、答疑、交流讨论等形式促进他们更好的开展高性能计算本科研究上的应用。中山大学省计算科学重点实验室，针对研究生开设有并行计算方向的研究讨论班。

目前这六支队伍正厉兵秣马积极备战国内总决赛。据悉德国的卡尔斯鲁厄大学，美国的科罗拉多大学和纽约州立大学石溪分校这三所世界级名校已取得ISC12国际大学生超算德国汉堡总决赛入场券，三个月后他们将成为中国大学生超算队必须直面的强大竞争对手。六支中国高校中的两支优胜队伍将站在世界超算大赛的舞台上，面对来自世界其他国家的名校超级计算机年轻精英的挑战，为我们展现一场新生代的中西超级计算机精彩对抗。