我院MCC2026海洋计算挑战赛获奖团队技术攻坚纪实

日前，我院学子在第四届海洋智能计算大会暨海洋计算挑战赛（MCC 2026）全国总决赛中斩获佳绩（https://mp.weixin.qq.com/s/rqgsJDsYVHudRCTd5uOLQw）。其中，由我院杨光宇、黄南翔、方希泓、孙浩宸四名同学组成的 “不吃压力” 队，在卢文芳副教授与中国科学院软件研究所吴长茂老师共同指导下荣获海浪奖（三等奖），其参赛成果在运行效率与计算精度上均表现突出。现将该团队参赛攻坚情况刊发，全面展现我院学子在海洋科学与高性能计算交叉领域的实践能力与科研素养。

本次总决赛以双向嵌套的ROMS-CoSiNE15 物理-生态耦合模式优化为核心赛题，要求参赛队伍在不改变模拟范围、物理过程与数值方案的前提下，对基于Fortran的模型开展性能优化。该团队最终实现完整三天模拟时长从参考基线 6606 秒压缩至 2000 秒以内，加速比达 3.3；南海外层、东沙内层两层网格全部验证变量均方根误差（RMSE）为 0，在速度提升与结果精度两项核心评价维度上均达到领先水平。

团队合影：从左至右分别为方希泓、孙浩宸、杨光宇、卢文芳（指导教师）

备赛攻坚：构建严谨体系，夯实优化基础

团队距正式上机比赛仅10 天时启动优化工作，面对代码规模大、物理过程复杂、备赛周期紧张的挑战，团队坚持以验证为核心的优化思路，搭建标准化工作流程，确保优化工作科学有序推进。

一是建立可重复验证基线。团队将编译环境、输入数据、运行步数、输出文件与验证方法全部固化，形成可复现的基准测试体系，将“正确性验证” 作为每一轮优化的前置条件，从根源上避免优化过程中出现精度漂移、结果偏差等问题，为后续全链条优化筑牢根基。

二是构建快速测试基准。针对官方验证基线单次运行需1-2 小时、调试效率较低的问题，团队基于比赛平台运行未优化 ROMS 程序，构建 5 分钟内可完成的小时间步快速测试基线。日常调优均以快速基线为判断依据，仅在每日优化总结阶段开展全程任务验证，将单轮 “调优 + 测试” 周期压缩至 15 分钟，在有限时间内完成了大量有效验证，同时保障了小尺度优化在全量任务中的可复现性。

三是推行单变量验证方法。每轮优化前，团队将完整运行耗时拆解至输入分发、嵌套网格数据交换、示踪物输运、垂向混合、水平双调和混合、正压动量计算等模块，逐步定位性能瓶颈。每轮实验仅验证一个性能假设，同步记录目标函数耗时、完整任务时长、编译器向量化报告与数值结果，仅当目标代码提速、非目标模块无性能退化、两层网格26 项输出完全一致三项条件同时满足时，方进入下一轮优化。全程采用版本控制工具记录代码变更，累计形成 146 次提交，成功与失败实验均完整留痕。

优化过程中，团队针对全局数组存储调整、循环融合、强制向量化等方案开展系统性验证，排除了多项逻辑合理但实际性能回退的优化路径，进一步明确了“运算次数与运行效率不直接等同、代码简洁性与性能不直接挂钩” 的优化原则，为后续精准攻坚指明了方向。

现场竞技：强化风险管控，稳定发挥水平

总决赛现场上机时间有限，单次完整三天模拟需三十余分钟。团队坚持风险前置、稳扎稳打的参赛策略，通过完备的预案与严谨的校验，保障优化成果稳定输出。

其一，制定双版本参赛预案。团队提前筹备两套均通过完整验证的参赛版本，分别配套独立的编译、运行与日志检查脚本，确保版本切换零调试成本。其中Compute 版本针对计算核心开展深度优化，用于冲击最佳成绩；Stable 版本保留完整计算核心，作为现场数据或环境异常时的保底方案，实现冲成绩与守底线的双重保障。

其二，开展全链路环境校验。正式上机后，团队优先完成全运行环境核对，对Intel Fortran 编译器、MPI、NetCDF 库、输入数据路径、Slurm 资源配置逐一核验，确认两层嵌套网格运行步数分别为 2592 与 12960，避免测试配置残留导致无效成绩。运行配置方面，采用 4 个 CPU 节点、96 个 MPI 进程，每节点配置 24 个进程与 6×16 分块策略，并结合节点 NUMA 架构与 L3 缓存结构完成进程绑定，最大限度降低硬件层面的性能损耗。

其三，坚持可复现结果判断。团队充分考虑高性能计算环境的系统抖动特性，不以单次运行时长作为唯一判断依据，同步核查程序正常结束标志、输出文件完整性、模型运行日志与官方精度验证结果。由于赛前已通过同节点交替对照、短任务预检与全量验证排除了绝大多数不确定性，现场全程未临时加入未经验证的修改，最终Compute 版本稳定跑出 2000 秒以内的成绩，且全部通过官方精度验证。以上代码均通过GitHub网站开放共享（https://github.com/GaryYang77/MCC-Final-SYSU.git）。

图：我院获奖队伍“不吃压力队”优化效果总览

答辩展示：构建跨学科叙事，彰显专业素养

总决赛答辩采用“5 分钟汇报 + 5 分钟专家问答” 形式，评委涵盖海洋科学与高性能计算两大领域。团队摒弃按优化进程平铺直叙的汇报方式，对内容进行系统性重构，以清晰的逻辑与严谨的表达展现成果价值。

团队将全部优化举措归纳为通信优化、计算优化、编译与运行配置优化三条主线，每个优化案例均遵循“物理背景 - 瓶颈分析 - 优化方案 - 成效边界” 的统一逻辑：先阐释优化对应的海洋数值模拟物理环节，再通过流程示意分析原有性能瓶颈，最后展示代码调整、性能收益与适用条件，使不同领域评委均能准确理解优化的技术内涵与应用价值。针对存在适用条件的优化路径，团队主动说明 fallback 机制，条件不满足时自动切换至原实现，不夸大优化的通用性，展现了严谨务实的科研态度，获得评委一致认可。

时间把控方面，正式讲稿时长严格控制在4 分 40 秒至 4 分 50 秒，预留充足缓冲空间；PPT 额外设置 “代码改动 Top10” 与 “关键提交索引” 备份页面，用于应答专家追问，全程节奏精准、应对从容。

现场调试实况

以赛促学：深化交叉融合，培育复合人才

“不吃压力” 队成员均为我院海洋科学专业学生，并同属计算海洋科学与海洋模型研究团队。此次参赛是学院推进海洋科学与数值计算、人工智能、高性能计算交叉融合的一次生动实践。近年来，学院充分发挥科研团队、拔尖人才培养平台与创新竞赛的协同育人作用，推动专业学习、科研训练与实践应用有机衔接，引导学生在解决真实海洋问题的过程中提升综合能力。

未来，学院将继续面向海洋科学前沿与产业实际需求，持续推进海洋预报智能化、国产算力海洋场景落地，加强海洋大数据分析、海洋数值模式、智能预测方法与国产计算平台应用等领域的人才培养，鼓励更多学生参与科研项目与创新竞赛，培养兼具海洋专业素养、计算能力、创新意识与实践精神的复合型人才，为海洋科技创新贡献青春力量。