謝曉蘭++谷曉峰++廖文琦

摘 要：文章分析了目前大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境和高性能在此環(huán)境下的生存現(xiàn)狀與大數(shù)據(jù)的關(guān)系，針對目前大數(shù)據(jù)環(huán)境下高校中研究生的高性能計算的教學(xué)問題做了探究，對其中實踐教學(xué)比重薄弱、資源匱乏且未得到充分利用、人才培養(yǎng)與當(dāng)下大數(shù)據(jù)時代結(jié)合緊密度不夠等問題做了詳細(xì)闡述，并就這些問題指出了研究生HPC教學(xué)的改革路線。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；高性能計算；HPC；實踐創(chuàng)新

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

在目前熱門的大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢下，高性能計算在培養(yǎng)高質(zhì)量計算機人才和智能技術(shù)創(chuàng)新等方面起著重要作用，而研究生教育肩負(fù)著為國家現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次創(chuàng)造型人才的重任。所以，如何依托計算機學(xué)科優(yōu)勢在大數(shù)據(jù)的新形勢下對研究生的高性能計算教育以及針對研究生的高性能平臺的建設(shè)便是高性能計算改革創(chuàng)新的新重點。

二、大數(shù)據(jù)與高性能計算的關(guān)系

從上圖我們可以看到，大數(shù)據(jù)時代的到來對于高性能計算的革新是一個機遇，我們以HPC作為基礎(chǔ)計算平臺為大數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)且必需的服務(wù)，而大數(shù)據(jù)作為服務(wù)對象和目標(biāo)需求體改變和提升著高性能計算的系統(tǒng)性能、應(yīng)用群體和應(yīng)用模式。

三、現(xiàn)今高校研究生高性能計算的教學(xué)問題

縱觀國內(nèi)目前的高性能計算教學(xué)，相當(dāng)一部分高校都存在著各種各樣的問題。

（1）并行計算實踐環(huán)節(jié)相對單薄。以桂林理工大學(xué)為例，桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院現(xiàn)有一個學(xué)術(shù)型碩士點（計算機科學(xué)與技術(shù)），兩個專業(yè)型碩士點（軟件工程和計算機技術(shù)），對于這三個專業(yè)的研究生來講，高性能計算是一門非常有必要學(xué)習(xí)和掌握的一門專業(yè)技術(shù)與知識，而就目前的情況來看，由于一些客觀原因，高性能計算教學(xué)在理論與實踐方面還是有一定程度的脫節(jié)，除了一些外在因素導(dǎo)致的HPC資源匱乏，很大一部分原因是在研究生的HPC教育與本科生的HPC教育上沒有根據(jù)兩個階段學(xué)生的不同學(xué)習(xí)水平設(shè)置針對性的教學(xué)內(nèi)容。對于研究生來說，沒有充分考慮到其對于HPC真正所需的實踐性極強的互動性教學(xué)需求，即研究生反而比本科生更需要及時地通過實踐練習(xí)和互動鞏固知識點，所以現(xiàn)有的 HP實踐教育模式、教育內(nèi)容的科學(xué)規(guī)劃、實踐環(huán)境的動態(tài)構(gòu)建、實踐平臺的交互性、如何利用國家 HPC源等方面有待進一步的突破。

（2）高性能計算平臺建設(shè)問題。一個好的平臺建設(shè)是可以吸引用戶去使用的，高校中高性能計算平臺的建設(shè)對研究生的高性能計算的應(yīng)用是至關(guān)重要的。就目前桂林理工大學(xué)高性能計算平臺建設(shè)來說，雖然較前幾年已經(jīng)有了很大的改進，但是由于區(qū)域性資源的跟進緩慢，在平臺建設(shè)效率上還是有待提高。對于研究生來說，如何充分讓其利用HPC平臺來為自身的學(xué)習(xí)科研而最大限度利用資源，也是目前我們需要解決的問題之一。

（3）與高性能計算高層次人才培養(yǎng)緊密度不夠高。在國家高性能計算研究應(yīng)用的不斷推進中，高性能計算人才的培養(yǎng)也逐漸成為焦點，尤其是在目前大數(shù)據(jù)時代下，如何通過高性能計算來培養(yǎng)出新型的大數(shù)據(jù)科學(xué)計算領(lǐng)域的人才也是目前部分高校在計算機類研究生科學(xué)計算培養(yǎng)方面需要改進的，這是發(fā)展我國高性能計算技術(shù)的關(guān)鍵。因此，培養(yǎng)高性能計算專業(yè)人才、構(gòu)建教學(xué)和人才培養(yǎng)體系、促進高性能計算人才與國家高性能計算技術(shù)領(lǐng)域的銜接至關(guān)重要。

四、高性能計算在研究生教育中的改革路線

（1）針對研究生的高性能計算的實踐環(huán)節(jié)相對薄弱的問題，教師需要將傳統(tǒng)高性能計算課程和有針對性的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)兩種形式的教學(xué)模式做一個有機的平衡比結(jié)合，這個可針對專業(yè)要求按需分配。很多人以為研究生跟本科生比應(yīng)以多研究理論為主，恰恰相反，尤其是專業(yè)學(xué)位的碩士研究生，實踐能力是將來走向職場非常重要的一項能力。所以，對于研究生高性能計算教學(xué)，反而要加大實踐環(huán)節(jié)的比重，以開放共享的 HPC資源為依托，除了要將 HPC專業(yè)知識與具體的技術(shù)、典型應(yīng)用相融合，支持課程之間教學(xué)內(nèi)容和資源的共享來培養(yǎng)學(xué)生的HPC素養(yǎng)和實踐能力；也可通過實踐與課題掛鉤、實踐與項目掛鉤、實踐與考核掛鉤、時間與競賽掛鉤等教學(xué)模式來支持學(xué)員的自主學(xué)習(xí)，滿足不同層次和不同領(lǐng)域的人才培養(yǎng)需要。

（2）合理配置與充分利用資源。當(dāng)我們資源不夠的情況下，我們就要做到讓資源利用最大化，資源占用比要加大。研究生雖然在人數(shù)上比本科生少很多，但是不能因為人數(shù)而決定用戶使用的優(yōu)先級高低，要按其比重合理分配資源占用比，充分保障研究生群體的平臺使用時間。如果要劃分使用優(yōu)先級，可根據(jù)專業(yè)方向、專業(yè)定位、專業(yè)需求、項目需求四個層次的資源使用率進行劃分。

（3）緊密結(jié)合當(dāng)下大數(shù)據(jù)環(huán)境，培養(yǎng)計算機人才。首先我們要按需訂制與教育內(nèi)容相匹配的軟硬件環(huán)境，滿足研究生多層次和多樣性的環(huán)境需求，緊密聯(lián)系目前大數(shù)據(jù)市場需求，目標(biāo)化人才培養(yǎng)方向。教師需要與時俱進，在充分研究當(dāng)下大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)需求之后，有針對性地對高性能計算的研究生教育教學(xué)進行理論和實踐方面的整改，建立大數(shù)據(jù)導(dǎo)向的 HPC人才培養(yǎng)模式，引導(dǎo)學(xué)生在個性化的實踐練習(xí)中不斷提升應(yīng)用的研發(fā)能力，研發(fā) HPC 教學(xué)內(nèi)容的制訂方法，支持虛擬教學(xué)實驗室、超算競賽平臺等教學(xué)設(shè)施的構(gòu)建，實現(xiàn)培養(yǎng)方案的按需制訂，探索以研究項目為載體的培養(yǎng)研究生的有效模式，提高研究生的整體質(zhì)量。

五、總結(jié)

本文通過對目前大數(shù)據(jù)環(huán)境的發(fā)展趨勢和高性能計算的發(fā)展現(xiàn)狀的分析，對大數(shù)據(jù)與高性能計算之間的關(guān)系做了一定的探究，發(fā)現(xiàn)兩者之間的關(guān)系其實是密不可分的。在此基礎(chǔ)上，我們對目前有碩士點且有高性能計算教育的高校，以桂林理工大學(xué)為例對HPC在研究生教學(xué)中存在的問題進行分析，結(jié)合時下大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)契合度不夠密切等問題做了一定的剖析，最終通過平衡理論與實踐課程的比例，同時采用實踐與課題掛鉤、實踐與項目掛鉤、實踐與考核掛鉤、時間與競賽掛鉤等教學(xué)模式；通過專業(yè)方向、專業(yè)定位、專業(yè)需求、項目需求四個層次的資源使用率進行劃分，并有針對性地對高性能計算的研究生教育教學(xué)進行理論和實踐方面的整改，建立大數(shù)據(jù)導(dǎo)向的 HPC人才培養(yǎng)模式來解決上述問題。

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