第二章 勢(shì)如破竹

　　鐘健偉開始給隊(duì)友們分派任務(wù)：“此次決賽總共有六題，六個(gè)程序要跑。我們有六臺(tái)機(jī)器，共享三千瓦的功率限制，第一題，要求使用數(shù)學(xué)方法建立最優(yōu)模型，分別計(jì)算紐約，BJ，上海，東京，巴黎，倫敦的人口流動(dòng)率，并預(yù)測(cè)其趨勢(shì)。這是道簡單題，劉強(qiáng)，這道題交給你，有問題嗎？”

　　“沒問題，交給我吧，我們隊(duì)可是去年全國數(shù)學(xué)建模大賽的亞軍，我盡量快些，算完就來幫忙?！皠?qiáng)面帶自信微笑地回道。

　　”第二題，用柯西方程輔助推導(dǎo)泊松分布，這是概率論中的題，偏簡單，是道送分題，蘇子豪，這道題交給你，務(wù)必快速解決，然后來幫我或段軍?！扮娊娜莶黄鹊卣f道。

　　“嗯?！疤K子豪點(diǎn)點(diǎn)頭。

　　”第三題，馬氏鏈狀態(tài)空間的轉(zhuǎn)移矩陣。李佳怡，這題交給你了，務(wù)必拿滿。“鐘健偉看著隊(duì)友們，徐徐說道，”大賽滿分90分，按5，10，15，15，20，25來分布，前三道題幾乎都是送分題，幾乎所有參賽隊(duì)伍都能拿滿，但我們也不能掉以輕心。

　　“第四題，HPCC。HPCC是一套面向高性能計(jì)算機(jī)的綜合測(cè)試程序包，由田納西大學(xué)的Jack Dongarra 和Piotr Luszczek與一些美國和歐洲的合作者共同組織實(shí)施，包含HPL、DGEMN、STREAM、PTRANS、RandomAccess、FFTE和帶寬延遲測(cè)試7個(gè)測(cè)試程序。HPCC能夠測(cè)試高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多個(gè)方面的性能，包括處理器速度、存儲(chǔ)訪問速度和網(wǎng)絡(luò)通信速度等，對(duì)各種應(yīng)用都有一定的代表性和參考價(jià)值。簡單來說，HPCC與HPL有些類似于數(shù)學(xué)上合集和子集的關(guān)系，HPCC包含了HPL但不僅限于此。HPCC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的提出，很大程度上反映了傳統(tǒng)的高性能計(jì)算正在逐漸向高生產(chǎn)率計(jì)算的概念轉(zhuǎn)變。如今，只具有很高計(jì)算速度的計(jì)算機(jī)已經(jīng)不能解決所有問題，我們必須要將其與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高效率。這已經(jīng)相當(dāng)有難度了。陽哲浩，有信心嗎？”

　　“放心，交給我吧?！瓣栒芎凄嵵氐攸c(diǎn)了點(diǎn)頭。

　　“最后兩題，“說到這，鐘健偉頓了頓，然后才繼續(xù)說道，”NAMD和Gridding，巧合的是，這兩個(gè)軟件一個(gè)研究分子級(jí)的微觀世界，一個(gè)研究宇宙級(jí)的宏觀世界。NAMD，即納米尺度的分子動(dòng)力學(xué)，是人們探知微觀世界的一個(gè)軟件，能夠在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)上快速模擬大分子體系，廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)等領(lǐng)域，如抗癌藥物開發(fā)等。NAMD曾獲得過2002年超算界最高榮譽(yù)的戈登·貝爾獎(jiǎng)和2012年的西德尼·費(fèi)恩巴赫獎(jiǎng)，能夠從幾百個(gè)內(nèi)核的典型模擬擴(kuò)展到超越 500，000 內(nèi)核的最大的模擬，是一款適用非常廣泛的超算軟件。另外一道賽題Gridding是平方公里射電望遠(yuǎn)鏡陣列數(shù)據(jù)處理過程中非常重要的一個(gè)步驟，也是最耗時(shí)的步驟之一，平方公里射電望遠(yuǎn)鏡陣列簡稱SKA。SKA是全球最大的“大數(shù)據(jù)”項(xiàng)目，其每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)3，000PB，是谷歌的30倍。為了生成天空?qǐng)D像，科學(xué)家需要對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的操作，但望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是不規(guī)則的，需要被映射到規(guī)整的二維網(wǎng)格上，隨后才能進(jìn)行傅立葉變化，這個(gè)映射的過程即為Gridding?！?p>　　”本次競(jìng)賽的主題口號(hào)是Try Different，挑戰(zhàn)非凡。從目前的賽題來看，較以往的競(jìng)賽來說，ASC15的挑戰(zhàn)性確實(shí)難度非凡。但，世無艱難，何來人杰？段軍，你負(fù)責(zé)NAMD，我負(fù)責(zé)Gridding。任務(wù)艱巨，但我們必須迎難而上。開始吧?！扮娊サ馈?p>　　劉強(qiáng)坐在機(jī)器前，認(rèn)真地在進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，計(jì)算和估測(cè)六個(gè)城市的遷入率和遷出率，在依此估測(cè)其人口流動(dòng)率。僅用了兩個(gè)小時(shí)就完成了第一題，然后去幫蘇子豪。

　　只見蘇子豪輸入：..........V0(o+1）=V（o).V(t）..............................

　　.......................V0(t）=a*t，a=V0(1).0

　　................V0（t)=e*-yt......V1（o+t)=V2(o)V0(t)+V0(o)V1(t)......

　　..........................V1(o+t)=V1(o).e*-yt +e*-yoV1(t)....................

　　.....................V1(o+t)e*y(o+1)=V1(o)e*yo +V1(t)e*yt...............

　　....................V1(t)e*yt=U1(t)，U1(o+1)=U1(o)+U1(t)..................

　　.....................................V1(t)=c1te*-yt....................................

　　................V2(o+1)=V2(o)V2(t)+V1(o)V1(t)+V0(o)V2(t)...............

　　............V2(o+t)=V2(o)e*-yt +V2(t)e*-yo +c1*2ote*-y(1+o).........

　　...............V2(o+t)e*-y(o+1)-1/2c1*2(o+t)*2.............................

　　.............=[V2(o)e*yo -1/2c1*2o*2]+[V2(t)e*yt -1/2c1*2t*2]........

　　.............U2(t)=V2(t)e*yt -1/2c1*2t*2，U2(o+t)=u2(o)+U2(t)..........

　　............................V2(t)=[1/2(c1t)*2+c2t]e*-yt...........................

　　..................limV2(t)/t=lim[(1/2c1*2t+c2)e*-yt]=c2=0..................

　　...........V2(t)=c1t.e*-yt/2!，Vk(t)=(c1t)*k.e*-yt，k=0，1，2，.................

　　...........c1=y，Vk(t)=(c1t)*k.e*-yt/k!，k=0，1，2，........，y=-ln V0(1).......

　　在兩人聯(lián)手之后，第二題亦被攻克，而此時(shí)，李佳怡也用馬氏鏈狀態(tài)空間的轉(zhuǎn)移矩陣解決了第三題。時(shí)間在一點(diǎn)點(diǎn)流逝，分?jǐn)?shù)在一點(diǎn)點(diǎn)增加。

　　45個(gè)小時(shí)過去了，清華代表隊(duì)已經(jīng)得到了83分，穩(wěn)居第二且離第一僅差一分，此時(shí)，只剩鐘健偉還在進(jìn)行傅立葉變換，尋找最后的解決方法。李佳怡走了過來，遞給鐘健偉一瓶水。“休息一下吧，前二已經(jīng)穩(wěn)了，調(diào)整好狀態(tài)，我們沖擊冠軍?！?p>　　鐘健偉點(diǎn)了點(diǎn)頭，接過水，喝了一口，心情格外舒暢，對(duì)李佳怡笑了笑，說：“我們一定會(huì)贏得冠軍的。超算之墻，我們打破了?！?