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撰文丨李晓慧 2019年1月21日，2019 ASC世界大学生超级计算机竞赛(ASC19)启动仪式在北京举行，此次大赛吸引了全球超过300支高校队伍报名参赛，经过预赛决出的20强队伍将在4月21日-25日参加在大连理工大学举办的总决赛。 此次的赛题延续往年的风格，继续关注大科学问题和前沿科技，研究全球气候变化的地球系统模式CESM、人工智能图像超分辨率重建SR成为此次竞赛的两道初赛赛题。 据ASC发展委员会主席、国家超算无锡中心主任杨广文介绍，最近几年，中国的超级计算机发展速度很快，在全球超级计算机Top500排行榜中，中国超级计算机几乎占据了半壁江山。但是他同时指出，在超算的生态建设、超算的应用方面，中国还有很长的路要走，而其中的关键在于人才。“ASC一直以来都在引导参赛学生发挥创造力和团队精神，用超算去攀登科学高峰。”ASC竞赛发起人、中国工程院院士、浪潮集团首席科学家王恩东说，“往届的ASC赛题都涉及重大科学问题，我们希望通过这样的比赛能够激发大学生的聪明才智，从另外一个角度来帮助科学家们更好的解决这些难题。” 关注世界性难题 在大气科学中，气候变化的模拟和预估研究是各国制定气候政策的基础，气候变化会带来怎样的影响，未来面临哪些风险，为了减缓气候变化的影响现在应该做出怎样的选择？这些问题都需要进行气候模拟和大量计算才能得出结果，才能找到答案。但是，据中国科学院大气物理研究所所长助理、LASG国家重点实验室副主任周天军介绍，目前全世界都面临着共同的问题：气候模拟和超算的协作不足。这导致气候模式的研发和模拟的执行远远落后于计划。在此次竞赛中，其中一个赛题为研究全球气候变化的地球系统模式CESM，要求参赛大学生队伍利用超级计算机，推演工业革命开始前十年以及二十一世纪前十年全球气候变化的过程。CESM是当今国际上应用最为广泛的气候模型，同时也是联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）撰写第五和第六次评估报告所使用的主要气候模型之一。它是一个完全耦合的气候模型，包括了大气、陆地、海洋、海冰、陆冰等几大模块，利用物理、化学、流体力学等方程式，外加由实际观测得到的气候场资料作为起始状态，最终在超级计算机上再现气候变化的过程。 科学家们可以运用CESM来模拟海洋生态系统与温室气体的相互作用，臭氧、粉尘和其他大气化学物质对气候的影响，大气、海洋和地表的碳循环，以及温室气体对高层大气的影响等，还可以探索更广阔的应用空间。“我们非常感谢超算大赛，将气候的问题作为赛题之一，我想客观上会推动从事超算研究的人，特别是青年学生，对气候问题感兴趣。”周天军说。 人工智能与超算联姻 中国超级计算机的应用领域近年来不断拓展，从航空航天、气象预报、石油勘探等国家战略领域，逐步渗透到人工智能、基因测序、材料科学等领域。从2016年开始，ASC开始推出人工智能赛题，从DNN、智能交通预测到机器阅读理解，再到今年的图像超分辨率算法，涵盖了不同领域的人工智能应用。 本次的人工智能赛题，要求参赛队伍自行设计图像超分辨率算法(Super-Resolution，简称SR)并训练相应的AI模型，利用超级计算机在尽可能短的时间内将80张模糊不清的图像还原成高分辨率图像，同时在相似度上符合标准。 据中科院自动化研究所研究员程健介绍，图像超分辨率算法应用领域非常广，当摄像头捕捉到的图像不够清晰时图像超分辨率算法就有了用武之地。当老电影的清晰度无法满足2K、4K显示需要的时候、当摄像头分辨率较低无法看清关键信息时……类似的问题比比皆是，要快速处理大量地将原本低分辨率的图像重建为相应的高分辨率图像，需要极大的计算量。 “现在大量的，无处不在的各种监控、摄像头，在7×24小时的不停的拍摄视频，我们都需要用到人工智能、深度学习来计算，这也是巨大的超算问题。”程健说。“不仅仅是图像、视频，现在的人工智能、深度学习渗透到自然语言、语音等等各个行业，计算已经无处不在，人工智能已经深入的渗透到生活的每个部分。所有的计算都是需要超大规模计算，高效的计算。” 超算人才缺口巨大 “超算人才缺口很大，可以说是要多大有多大。”杨广文说，“超算博士的年薪已经达到百万以上。”发动机、飞机的设计制造、气候气象、材料科学、人工智能……超算的应用范围越来越广，人才越发捉襟见肘。 “我们也特别明显的感觉到产业对超算人才的需求和渴望。”ASC组委会委员、浪潮人工智能与高性能产品部总经理刘军说，“过去，大学生毕业了，进入到研究生阶段，博士生阶段才可能接触超算，我们就考虑能不能把它提前，在本科生阶段进行。” 在ASC举办的八年时间中，已经有超过7000名大学生参与比赛，其中有相当一部分留在了这个行业中，他们或是继续深造，或是进入企业，或是参与到科研工作中。“很多获奖的超算队员最终进入重点企业，成为优秀的员工，还有很多同学获得了重点大学的免试资格。”刘军说。 “作为大学老师，我希望在学生的成长和教育中能有更多的竞赛和比赛。”大连理工大学副校长姚山说，“我们应该用更多更好的办法，让学生们将课余时间投入到多学科交叉的、自主学习中。” 《环球科学》2019年2月刊现已上市 |
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