HPCブログISC学生クラスターコンペティションは記録的な成功を収めました。いよいよ、数字を紐解き、何が起きたのかを見ていきましょう。今回は、日ごとに結果を発表し、時間の経過とともに首位がどのように入れ替わっていくのかをお見せします。
1日目: HPCC、HPCG
初日は業界標準のベンチマークに充てられます。HPCC（HPC Challengeとも呼ばれます）は、クラスターのあらゆる部分を実行するために設計された様々なベンチマークスイートです。以下のコンポーネントが含まれます。
- HPL (LINPACK) は浮動小数点実行をテストします
- DGEMMは倍精度浮動小数点をテストします
- STREAMはメモリ帯域幅をプッシュしてテストします
- PTRANSはプロセッサ間の同時通信をテストします
- RandomAccessは整数メモリのランダム更新の速度を測定します
- FFTは、複素離散フーリエ変換の倍精度浮動小数点実行を測定します。
- 通信帯域幅/遅延は、複数の同時通信パターンの遅延と帯域幅を測定する一連のテストによって測定されます。
HPCGは、画期的なLINPACKテストの作者であるJack Dongarra氏による比較的新しいベンチマークです。HPCGは、今日のHPC処理の形態により近いものとなっています。
表からわかるように、初日を終えた時点では上位陣の差は僅差でした。北京航空航天大学はHPCCでほぼ完璧な走りを見せ、首位に立ちました。清華大学はHPCGで100%のスコアを獲得したものの、HPCCでやや苦戦し、初日は2位に終わりました。一方、パデュー大学/ニューアーク・ニューアーク大学はHPCGで完璧な成績を収め、最高得点を獲得しましたが、HPCCではやや後退し、初日総合3位に終わりました。
CHPC と Nanyang はトップ層に食らいつき、初日はまだ射程圏内にいた。
2日目: LAMMPS、FEniCS、MiniDFTを楽しむ
2日目はアプリケーション実行の初日で、学生たちは謎のアプリケーションLAMMPSを実行しました。LAMMPSは大規模原子分子超並列シミュレータ（Large-scale Atomic Molecular Massively Parallel Simulator）の略で、液体、固体、気体状態の粒子をシミュレートします。
ハンブルク大学のチームはLAMMPSで模範的な成績を収め、他のチームを圧倒する素晴らしい成績を残しました。CHPCはこのアプリで2位を獲得し、トップとわずか10%差でした。その後スコアは急速に低下し、清華大学は68%を記録しました。これほど有名なアプリとしては、平均スコアはかなり低いものでした。
学生たちは、偏微分方程式を解くFEniCSも実行しました。FEniCSは、科学モデルを効率的な細要素法コードに素早く変換する機能を提供します。これはチームにとって非常に難しいアプリケーションであり、スコアによると、コンテストで最も難しいものでした。このアプリは学生たちを大いに驚かせました。
表を見てわかるように、CHPCはFEniCSを圧倒し、清華大学が僅差で追っています。ハンブルクの37%というスコアは、一見すると大したものではないように思えるかもしれませんが、このスコアで他の8チームを破ったという事実は、まさにその数字と言えるでしょう。
平均点と中央値はどちらも非常に低く、いくつかのチームは制限時間内にアプリケーションを完成させることができませんでした。主催者はFEniCSを選出した素晴らしい判断を下し、学生たちにまさに挑戦すべき山を与えました。もちろん、学生たちに新しいHPCアプリケーションとその最適化方法を学ばせることが、このコンテストの目的の一つです。
2日目のもう一つのアプリケーションは、材料モデリングのための平面波密度汎関数理論ミニアプリケーションであるMiniDFTでした。学生たちはまず、コンテスト前にコードの最適化に取り組み、その後、公開されました。
その後、学生たちは競争相手のコードを確認する機会を与えられ、ISC17イベントでの実行に向けてコードを再度最適化する課題を与えられました。他の参加者のコードを盗んだり、借りたり、コピーしたりすることは自由でしたが、目標は全体として最高の最適化を見つけることでした。
Nanyang とのビデオ (こちら) をご覧になった方は、私が彼らに MiniDFT について、また他のチームからコードを「借りた」ことがあるかどうかについて具体的に尋ねたことを覚えているでしょう。
アプリケーション担当者は、他のチームのコードも見たものの、自分のバージョンが一番だと確信していたと言っていました。ところが、彼の考えは正しかったのです。差はわずか5%でした。このアプリケーションでは、彼のコードが勝利の鍵となったのですから、誰もが彼のコードを盗むべきだったのです。
北京航空航天大学も95%の得点で、それほど差はなかった。清華大学とパデュー大学/NEUは、MiniDFTで85%の得点でほぼ互角だった（わずか1点差）。
2日目のアプリケーション実行の結果により、リーダーボードの順位は大きく変動しました。ハンブルクはLAMMPSで最高得点を獲得し、ビッグボードで4位に浮上しました。
CHPC は LAMMPS と MiniDFT で一様に高いスコアを獲得しましたが、FEniCS では他のすべての競合相手を上回り、2 日目の終了時に競争のトップの座を獲得しました。
清華大学は僅差で2位、北京航空航天大学はそれより少し遅れて3位となったが、それでもまだ射程圏内にあった。
3日目: TensorFlowと面接
コンテストの最後の応用問題はTensorFlowで、コンテスト主催者の一人が作成したデータセットが使用されました。主催者は、自身のデータセットで3チームが満点の100点を獲得したことに非常に驚きました。予想以上に難しいと思っていたそうです。
南洋理工大学、北京航空航天大学、清華大学は彼を圧倒し、94%の得点率でEPCCが佳作に輝きました。その他の出場者も平均62%とまずまずの成績でした。TensorFlow審査員へのメッセージ：次回はもっと頑張ってください。
最終課題はインタビューで、各チームの合計得点の10%を占めます。これは「何か学びはありましたか？」といった簡単な質問ではありません。審査員は各チームに、なぜそのクラスタ構成を選択したのか、そして各アプリケーションを最適化するためにチームが行った具体的な手順について質問します。いくつかの質問は、電力使用量と、ワットあたりのパフォーマンスを最大化するためにチームが行ったことに焦点を当てています。
清華大学は素晴らしい面接パフォーマンスを見せてくれました。彼らは、クラスタ構成の概要と各アプリケーションについて説明したプレゼンテーションを作成しました。プレゼンテーションでは、各アプリケーションを最適化するためにチームが行った手順、各手順で達成された高速化、そして結果の要約を示しました。
南洋とCHPCも面接で素晴らしい成績を収め、それぞれ96%と90%の得点を獲得しました。北航は82%の得点で他の候補者の中でトップでした。
審判：最終結果
最終結果は左の表をご覧ください。清華大学は獲得可能なポイントの88%を獲得し、トップの座を獲得しました。チームは特に面接、TensorFlow、FEniCSで高い評価を得ました。
これは学生クラスターコンペティションシーズンにおける2度目のメジャー優勝です。今年初めのASC17では総合優勝を果たしています。現在、このチームは学生クラスターコンペティションの三冠制覇に向けて順調に進んでおり、11月のSC17で優勝すれば三冠達成となります。
CHPCは総得点の79%を獲得し、清華大学に次ぐ成績を収めました。CHPCは非常に堅実なチームであり、多くの人がISC16のチャンピオンシップ防衛に期待を寄せていました。特にFEniCSでは好成績を収め、他を圧倒し、面接試験でも好成績を収めました。
激戦の末、Beihangは3位のトロフィーを獲得しました。初日のリーダーボードではトップでしたが、試合が進むにつれてそのリードは徐々に縮まっていきました。彼らは堅実なパフォーマンスを見せ、通常は上位層にいますが、今回は優勝するには十分ではありませんでした。しかし、チームは着実に成長しており、来年はトップの座を狙うと期待しています。
南洋もまた、ここ数年で目覚ましい成長を遂げているチームの一つです。ISC17では惜しくも3位を逃しましたが、SC17への出場権を獲得しました。つまり、栄光を掴むチャンスが再び巡ってきたのです。
UPC は、この大会で 2 つの方法で名を馳せました。1 つ目は、さらにもう 1 つの大規模な ARM ベースのシステムをこの大会に持ち込んだこと、2 つ目はバルセロナにファン人気賞を持ち帰ったことです。スペイン人にとっては素晴らしい活躍でした。
今後の展望...
ISC17 学生クラスターコンペティションは記録的な成績を収め、LINPACK と HPCG で最高記録を更新しました。ASC17 コンペティションでは Paddle Paddle が、今回のコンペティションでは TensorFlow がそれぞれ優勝するなど、AI 関連のアプリケーションが増えています。
学生クラスターコンペティションシーズンの次回、そして最終イベントは、11月にデンバーで開催されるSC17で開催されます。SC17には16チームが出場し、ISC17チャンピオンの清華大学に加え、南洋理工大学、ノースイースタン大学、LINPACK優勝のFAUなど、他のISC17出場校が参加します。まるで初めての親が我が子を守るように、SC17を熱心に取材していきますので、どうぞお楽しみに。
