10 天加速 82 倍！西湖大學(xué) GPU Hackathon 加速科研 HPC+AI 應(yīng)用

GPU Hackathon是一個專門針對全球從事科學(xué)研究的應(yīng)用程序開發(fā)者的 GPU 應(yīng)用加速活動，目標(biāo)是在 10 天的活動期間，將科研 HPC+AI 應(yīng)用通過 OpenACC，Python，CUDA 等不同的編程語言移植到 GPU 上。每次活動通常有 6-10 個應(yīng)用小組參加，每個應(yīng)用小組由 3-5 位老師和同學(xué)組成，并配有兩名經(jīng)驗豐富的指導(dǎo)老師。指導(dǎo)老師為 NVIDIA、高校、社區(qū)的程序移植專家或 OpenACC 開發(fā)團(tuán)隊成員。?如今， GPU Hackathon 已在中國成功舉辦 9 次。

NVIDIA 聯(lián)合西湖大學(xué)舉辦GPU Hackathon

西湖大學(xué)作為國家重點的新型高等學(xué)校，?一直致力于最尖端的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。上個月，NVIDIA 聯(lián)合西湖大學(xué)舉辦了 2022 年最后一場 GPU Hackathon，主要針對生命科學(xué)，海洋和 AI 應(yīng)用提供 GPU?加速支持，活動為期 10 天，?為 9 個不同領(lǐng)域的 AI+HPC 應(yīng)用提供了不同程度的加速效果。

傳統(tǒng)海洋 HPC 應(yīng)用 10 天加速 82 倍

這次活動中，?最 Top 的應(yīng)用仍然是 HPC 領(lǐng)域的一項應(yīng)用 — LAG，?LAG 應(yīng)用是海洋領(lǐng)域常用工具 FVCOM 的一部分，應(yīng)用的主體是基于 Fortran 的流體力學(xué)的程序，通常這類程序的 GPU 移植比較費時，即使做好了移植，加速比通常也并不高。在此次 GPU Hackathon 上，通過小組成員和編程指導(dǎo)老師的努力，使用 OpenACC 編程和 NSIGHT 熱點分析工具，該應(yīng)用在活動中實現(xiàn)了 82 倍的速度提升。

這再次證明了 OpenACC 編程的強(qiáng)大之處，在提升傳統(tǒng)基于 HPC 程序在 GPU 上的移植和優(yōu)化上，OpenACC 比其他的編程方式更有效率，適合于大規(guī)模的程序移植。而且 OpenACC 對傳統(tǒng) HPC 應(yīng)用中問題的解決更加的成熟。

GPU 對大規(guī)模研究數(shù)據(jù)的處理實現(xiàn)百倍加速

AI 和 HPC 方法在不同的研究中都需要處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)。?在這次活動中，還有一大亮點是讓人看到了 GPU 對數(shù)據(jù)處理方面能提供驚人的加速。

以西湖大學(xué) DOU 團(tuán)隊的 Diabatization 為例，?該應(yīng)用在計算主體部分使用 Python 處理了大規(guī)模的數(shù)據(jù)，?通常對于數(shù)據(jù)處理的計算需要 2 周左右時間，?而當(dāng)參賽團(tuán)隊將處理程序移植到 GPU，?這些處理都能在 16 分鐘內(nèi)完成。該團(tuán)隊表示，?以后在編寫處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的程序時，?需要更多考慮 GPU，這在很多時候是“不能”和“能做”的差別。

應(yīng)用加速最終結(jié)果

因此，對于那些需要處理大規(guī)模數(shù)據(jù)的開發(fā)人員來說，使用 GPU 來處理數(shù)據(jù)，將會收獲不可思議的加速，這種效率的提升和時間的大幅節(jié)約，對于研究和業(yè)務(wù)的提升也是顯而易見的。

新的應(yīng)用，?新的工具，?Hackathon 為新的方向提供加速指導(dǎo)

此次 Hackathon 中也同時為其他很多應(yīng)用提供了加速。?我們也看到一些新的發(fā)展趨勢：

• 第一，AI 的方法在科研應(yīng)用中越來越多，?NVIDIA 新的工具也為使用 AI 方法的新應(yīng)用提供了更好的支撐，?譬如，本次 Hackathon 中就看到了 Fast Transformer，Modulus 的使用。

• 第二，?Python 在數(shù)據(jù)處理和算法原型方面被廣泛使用，GPU 上的 Python 生態(tài)也不斷發(fā)展，?在 Hackathon 中，?不同團(tuán)隊都發(fā)現(xiàn)自己很容易把自己的 Python 放到 GPU 上。

• 第三，??傳統(tǒng)的 HPC 應(yīng)用也在不斷采用 GPU 加速計算和 AI 方法，?很多以前很難處理的問題，現(xiàn)在都有了標(biāo)準(zhǔn)答案和好的實踐案例。這一點在 OceanStar 和? Kseig 團(tuán)隊解決他們的移植和優(yōu)化問題中都有很好的體現(xiàn)。

西湖大學(xué) GPU Hackathon 活動是在中國的第 9 次 Hackathon，通過 GPU Hackathon 活動，可在短短 5-10 天的時間內(nèi)大幅提升基于 GPU 的應(yīng)用水平，同時為下一階段的深度優(yōu)化提供良好的基礎(chǔ)。未來，NVIDIA 希望繼續(xù)借助舉辦 GPU Hackathon 實踐活動，對科研應(yīng)用 GPU 的加速發(fā)展提供實際的幫助。NVIDIA 也歡迎有實際應(yīng)用加速需求的老師持續(xù)關(guān)注 GPU Hackathon 項目，幫助 NVIDIA 更好的服務(wù)于加速應(yīng)用領(lǐng)域科研的發(fā)展。

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