СЕРЕБРО ДЛЯ ПРОГРАММИСТОВ

Команда студентов и магистрантов Уральского федерального университета под руководством доктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудника Института математики и механики УрО РАН Елены Николаевны Акимовой стала одним из победителей международных суперкомпьютерных соревнований ASC 15 Student Supercomputer Challenge, которые проходили в конце нынешней весны в городе Тайюань, Китай. Уральцы завоевали серебряный кубок, войдя в число 16 лучших из 152 команд университетов всего мира.
В соревнованиях принимали участие магистранты первого года обучения кафедры вычислительных методов и уравнений математической физики ИРИТ-РтФ УрФУ Олег Голубев, Андрей Пиджаков и Илья Колмогорцев, студент пятого курса Александр Черноскутов и магистрант второго года обучения, сотрудник ИММ УрО РАН Андрей Третьяков. По словам Елены Акимовой, образовательный процесс построен кафедрой так, что позволяет удачно сочетать математическую и прикладную подготовку по различным направлениям, в том числе по параллельным вычислениям. «Ребята посещают компьютерный класс в Институте математики и механики УрО РАН, где проводятся занятия и практикумы на суперкомпьютере УРАН. Считаю, что это помогло ребятам в соревнованиях», — отметила Е.Н. Акимова.
ASC — Asia Supercomputer Challenge — проводится не первый год. Организаторы — китайская IT-компания Inspur Group и Asia Supercomputer Community. В прошлом году уральцы уже участвовали в этих соревнованиях и также вошли в число 16 команд-победителей, но тогда в конкурсе состязались только 82 команды, в этом году — 152 из 135 университетов мира. Участникам нужно было собрать суперкомпьютерный кластер из процессоров Intel и сопроцессоров Intel Xeon Phi, не превышающий по энергопотреблению три киловатта. Все оборудование по запросу предоставила китайская сторона. Затем предстояло установить и настроить программное обеспечение. «В прошлом году мы программное обеспечение скачивали из интернета, что, в общем-то, повлияло на результат, потому что интернет в Китае работает крайне медленно. В этом году все необходимое привезли с собой на дисках», — пояснила Елена Николаевна. Затем на собранном кластере нужно было провести тесты по производительности и оптимизировать работу нескольких приложений.
Работа в команде была распределена более или менее равномерно — каждый отвечал за свою часть. Олег Голубев и Илья Колмогорцев занимались конструированием и подбором конфигурации кластера. Здесь возникли сложности с тем, чтобы удовлетворить условию по энергопотреблению, а также чтобы оперативной памяти хватило на работу ускорителей. «После подбора некоторых параметров запуска нам удалось достичь максимальной теоретической производительности теста LINPACK в 4,12 терафлопс. Я считаю, что это хороший результат на предоставленном нам оборудовании», — сказал Илья Колмогорцев. Андрей Пиджаков и Андрей Третьяков занимались оптимизацией работы приложений NAMD, PALABOS и WRF-CHEM, которые позволяют моделировать молекулярную динамику, динамику жидкостей и движение пыли. Трудности вызвало последнее из упомянутых приложений: его компиляция заняла около шести часов, при этом подсчет данных, выполненный программой, оказался неполным.
В нынешнем году для соревнований по оптимизации также было выбрано приложение гриддинга, которое будет использоваться на строящемся при поддержке Китая телескопе Square Kilometre Array. «Задача программы состоит в том, чтобы нерегулярно расположенную выборку исходных данных распределить на равномерной сетке. Таким образом, телескоп сможет создавать единую картинку. Приложение очень актуально: когда в 2020 году будет закончено строительство телескопа, ежечасно его массив будет генерировать несколько десятков терабайт информации, и половина ее должна быть обработана по алгоритму гриддинга», — рассказал Александр Черноскутов, занимавшийся этой частью соревнования. Уральцам удалось достичь семнадцатикратного ускорения работы приложения по отношению к одному узлу кластера. Последнее задание вначале было засекречено и, как позднее выяснилось, касалось решения системы уравнений с разреженными матрицами градиентным методом. На оптимизацию этого приложения давался лишь один день, и команда из УрФУ успешно с ним справилась.
«Приобретенный нами в Китае опыт по параллельному программированию, решению задач и оптимизации пакетов программ, конечно, бесценен. Я считаю, что это хорошее достижение. Ребята продемонстрировали свои силы и умение самостоятельно решать поставленные задачи. Они проделали большую работу — трудились по 12 часов каждый день», — отметила Е.Н. Акимова. Она также выразила благодарность руководству Уральского федерального университета, оплатившего часть поездки, Институту радиоэлектроники и информационных технологий-РтФ и Институту математики и механики УрО РАН.

Подготовил Павел КИЕВ