超級大腦助力天氣預報
【資料圖】
預測天氣和氣候是世界上最復雜的問題之一。從20世紀50年代開始，數值模式預報方法取得了成功。然而，60多年來，人們所需的氣象預報時空精度越來越高，數值模式已經從一個簡單的正解方程發展到世界上最復雜的軟件項目之一，海量數據和數百萬條代碼總能輕易占滿計算設備的所有可用資源。
什么是數值模式
數值天氣預報是指根據大氣實際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過大型計算機作數值計算，求解描寫天氣演變過程的流體力學和熱力學的方程組，預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。
當時分析天氣圖和讀取數據等工作，都是人工進行的，這些工作所費的時間，比當時在電子計算機上的計算時間(試驗)大10倍左右。為了提高工作效率并減少人為的誤差，從1954年起，人們相繼提出一些用電子計算機進行客觀分析和自動處理資料的方法。不久，從收報到分析預報，都開始實現了自動化。
為數值模式安裝"加速器 "
20世紀90年代是我國數值模式預報業務蓬勃發展的時期，我國躋身少數能夠發布中期數值預報的國家。理所當然地，數值模式繁榮的背后，少不了高性能計算與通信網絡的大發展。
隨著高性能計算機能力的明顯增強，銀河Ⅱ、CRAY J90、CRAY EL98、CRAY C92、IBM SP、IBM SP2、曙光1000A……一系列高性能計算機陸續引入氣象業務部門，T42L9、T63L16、 T106L19等模式隨之成熟，科研與數據處理需求也得到了滿足。
國產高性能計算機系統“派—曙光”概念圖。國家氣象信息中心供圖
尤為重要的是，隨著9210工程的逐步落實，我國氣象數據實現了首次實時收集和分發，數據從觀測站到達預報員眼前的時間，從1小時以上縮短到了10分鐘以內。
2018年，在改革開放的第40個年頭，中國氣象局新一代高性能計算機系統“派-曙光”啟動了業務化應用。新系統計算能力達到每秒8189.5萬億次浮點運算，存儲能力達到23088TB。
在引進“派-曙光”以后，中國氣象局高性能計算機系統總體規模躍居氣象領域世界第三位，僅次于英國氣象局和日本氣象廳。
在“派-曙光”中，氣象部門特意配置了小規模試驗子系統，支持GPU/眾核環境下氣象模式的研發與試驗，希望借此為將來遷移到眾核系統做好準備。
與此同時，氣象部門的計算資源還在一步步邁向集約、開放與共享，以往“一套系統一臺機器”造成的煙囪林立現象正逐漸改善。集約化管理數據資源和高性能計算資源，構成豐沛的數據資源池，開放共享、各取所需，正是大勢所趨。
如今，中國氣象局仍在持續推進超算算力不斷升級。5月11日，第一批新國家級高性能計算（HPC）子系統1安裝建設完成，其系統雙精度浮點峰值計算性能達13PFlops（P：千萬億次，Flops：每秒浮點運算次數）、數據存儲能力達76PB；其他子系統也在陸續安裝中，相信其建成后將為更精準的智能預報提供支撐。
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