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華中科技大學計算機科學與技術學院圖計算團隊——持續創造研究領域新紀錄(講述·弘揚科學家精神)

本報記者 李 霞
2023年02月01日12:05 | 來源:人民網-人民日報
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華中科技大學計算機科學與技術學院圖計算團隊,近年多次打破圖計算世界紀錄,屢次獲得該領域國際大獎。該團隊所在實驗室由華中科技大學教授金海於2000年回國創建,承擔起多個國家重點科研項目。金海教授團隊曾獲國家自然科學獎二等獎1項、國家科技進步獎二等獎2項、國家技術發明獎二等獎1項,團隊擁有數十項國際發明專利。

2022年11月,由華中科技大學計算機科學與技術學院圖計算團隊研發的圖計算引擎——基於“鵬城雲腦Ⅱ”,在國際超級計算大會第二十五屆圖計算500強排名中,獲得單源最短路徑性能第一,廣度優先搜索性能在國產處理器中排名第一。

作為該項目的主持研發團隊成員,華中科技大學計算機科學與技術學院副教授張宇和博士生趙進感到十分興奮,“雖然團隊成員平均年齡僅有25歲左右,但大家精誠合作、集智攻關,一起攻克了世界難題。”張宇感慨地說。

從零開始不斷探索,頻頻在國際上獲得大獎

當前,全球大數據進入加速發展期,圖計算作為下一代人工智能的關鍵技術,目前已被廣泛應用於醫療、教育、金融等眾多領域。圖計算500強榜單是國際計算機學會和電氣與電子工程師協會聯合組織的國際上評價超級計算機圖計算性能的權威榜單。圖計算是一種重要的大數據算法模型。圖計算裡的圖,不是指“圖像”,而是指一種抽象的數據結構。研究人員在此基礎上要進行個體分析、關系挖掘和復雜計算,實現知識推理和事件溯源及預判。

如今,很多喜愛科學的年輕網友都變成了華科圖計算團隊的“粉絲”。張宇說:“排名不是目的,我們從2010年就開始開展圖計算相關研究,接下來我們會推動科研成果產業化落地,更好地服務國家經濟社會發展。”

圖計算概念最早被提出時,張宇就對其產生了濃厚的興趣:“那時候,我就意識到圖計算將是未來研究的熱點方向。”2011年,張宇讀博時開始主攻高性能圖計算系統軟件和體系結構方向,開啟了他的漫漫科研之路……

近年來,這支年輕的團隊在國際大賽中頻頻獲得大獎並刷新世界紀錄。2021年11月18日,在國際超級計算大會上揭曉的第十八屆綠色圖計算500強和第二十三屆圖計算500強排名中,他們就曾榮獲性能功耗比和單機性能兩項第一。2022年,第二十四屆圖計算500強排名揭曉,由他們研發的圖計算機性能再次打破圖計算性能紀錄,首次實現單機性能超越超級計算機圖計算性能。

張宇說:“性能功耗比第一,通俗地理解就是,我們圖計算機每瓦能處理的邊數量第一。單機性能第一,是我們的圖計算機在單機范疇內,邊處理速度第一,上千台同類機都不如我們一台機器跑得快。”

張宇說,這些成績的背后,離不開實驗室的支持和金海教授的努力。金海是華中科技大學大數據技術與系統國家地方聯合工程研究中心主任、服務計算技術與系統教育部重點實驗室暨集群與網格計算湖北省重點實驗室主任。2000年,他在國外完成博士后研究工作回國,創建了這個實驗室。當時國內相關領域研究剛剛起步,實驗室從零開始,購設備、找場地、立項目……一路走來,個中艱辛,金海記憶深刻:“最近幾年,實驗室多次實現排名第一,受到業界關注﹔其實相關研究已經做了十幾年,都是厚積薄發的結果。”

瞄准學術前沿,面向國家重大戰略需求

早在2015年,金海就敏銳地發現了圖計算的巨大應用價值:“圖是大數據時代最普遍地表示事物與事物之間關系的載體﹔大數據處理的能力實際上就是圖數據處理的能力。”於是,實驗室提出用專門的加速芯片作圖處理的方案。但是,由於圖計算相關技術還在發展過程中,當時軟件系統也處於研發階段,不少同行專家並不看好這個方案,認為不切實際,甚至有人提出反對﹔但金海基於自己的調研和判斷,還是堅持了下來,毅然展開研究……

后來,國家在“十三五”期間確立了重點研發計劃“面向圖計算的通用計算機技術與系統”,這個計劃的牽頭人就是實驗室的廖小飛教授,該專項從中期到結題都被評定為優秀。

事實也証明了金海的判斷。如今,金海教授的實驗室已經成為擁有40多位教師和300多名學生、引領學術前沿的科研團隊﹔研究方向也從原來的並行計算、高性能計算擴展到現在的分布式計算、雲計算、大數據。

“困難隨時出現,壓力一直都有!”95后博士生趙進坦言科研之路的艱辛,“團隊成員一年到頭幾乎都扎在實驗室,老師帶我們做研究,從早忙到晚。”有一次,趙進在作圖計算數據訪問優化時,遇到一個性能瓶頸,思考研究數月,仍然沒有突破。當看見別人已經發表多篇論文,趙進產生了放棄的念頭。但張宇一直鼓勵他:“要勇於觸碰世界性難題,不要滿足於做簡單的事。”最終,在張老師的指導下,聯合其他圖計算專家,趙進成功解決了難題,相關成果也在國際會議上發表。

團隊成員沈千格雖然加入團隊時間不長,但已經感受到了做科研的挑戰。有一次,她負責的部分任務代碼出了問題,查了很多資料都沒有改好,“程序復雜,時間有限,感覺壓力很大,晚上根本無法入睡,最終在熬了幾個通宵后找出了全部問題。這種艱難的經歷我隻經歷過一次,但團隊的老師和師兄師姐們不知道熬過了多少個這樣不眠不休的日日夜夜……”

正是這樣奮斗的十幾年,成就了團隊現在一流的計算速度。“現在看來,當初選擇回國是對的,做科研就是要面向國家重大戰略需求。”金海說。

寬嚴相濟,接續傳承優良學風

在實驗室團隊裡有一條規矩,就是要把“嚴”字銘記於心。趙進讀博期間,學術論文是由張宇老師指導:“老師當時還承擔了好幾項科研課題,時間寶貴,但他仍幫我逐字逐句修改論文,而且把每處修改都認真標注、給我講解,以防接下來犯同樣的錯誤。”一篇論文,一改就是一個多月,但張宇並不覺得辛苦,“因為我讀博士的時候,金老師就是這樣給我改論文的。我現在自己帶學生,有了更深刻的體會,嚴格要求,也是希望學生以后能成材。”

實驗室工作雖然辛苦,但也有令人難忘的溫暖時刻。學生鄭龍回憶:大三的時候,他進入實驗室實習,沒想到那年生日居然收到金老師發來的祝福——“生日快樂!”“收到祝福時非常感動,當時就下決心要做出些成績。”之后的每年生日,鄭龍都會收到金老師的祝福﹔來到實驗室的每個成員,也都會收到金老師的生日祝福……

在金海的實驗室走廊裡,幾塊大展板上展示著團隊創建以來獲得的各項榮譽和獎勵、實驗室的發明專利、團隊集體活動的合影留念、由實驗室所有師生照片組成的笑臉牆……鼓舞人心又令人倍感溫馨。展板上的幾行字也引人注目:“一個老師,除非他仍然孜孜不倦地學習,否則就不能教育別人﹔一盞燈,除非它繼續燃燒自己的火焰,否則決不能點亮另一盞燈。”“這段話非常觸動我。從我回國當老師開始,我就一直把它挂在實驗室的牆上,當作自己的座右銘﹔每個新進實驗室的老師,都會收到印有這段話的一個小銘牌。”實驗室創建至今20多年,金海和他的團隊一直在科研報國這條路上勇往直前……

拼搏筑起通往高峰的石階(記者手記)

在採訪過程中,記者感受最深刻的就是團隊成員勇於挑戰、不懈拼搏的精神:從最初,研究方向被質疑甚至被反對,團隊成員在巨大壓力面前,不放棄對理想目標的堅持和科研事業的熱愛,完成“從0到1”的突破﹔到現在,團隊成員依然選擇挑戰世界性難題,選擇迎難而上,追求卓越。

寶劍鋒從磨礪出。敢於挑戰的勇氣來自科研實力,來自團隊合作,更來自每名成員堅守在實驗室的日日夜夜。“每天早上8點到實驗室,晚上10點離開﹔有時候回到宿舍,還在想白天沒解決的問題。”“隻要睡前不去想科研的問題,就不會失眠﹔有時凌晨2點我還在處理程序漏洞。”誠然,正是每一個堅守、拼搏的日夜,筑起了通往高峰的石階。

(責編:周倩文、關喜艷)

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