一头一尾中特公开版:國產超算 挑起氣象服務大梁

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2019-05-22 07:00:50  來源:經濟日報

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)

“派—曙光”是應用國產衛星數據、運行國產模式的國產氣象高性能計算機系統,日前通過業務驗收,正式承擔起氣象業務運行及科研重任,將幫助氣象部門更快地研究、制作、發布更加精準的天氣預報,惠及公眾。

俗話說,“天有不測風云”。預測天氣和氣候是世界上最復雜的問題之一,而每天服務于我們生產生活的天氣預報對超算的需求更是迫切和嚴苛。2018年,中國氣象局迎來了國產高性能計算機系統“派—曙光”。日前,這套系統因在前期測試、試運行中表現良好,通過業務驗收,正式承擔起氣象業務運行及科研重任,這也是首臺應用國產衛星數據、運行國產模式的國產氣象高性能計算機系統。

在氣象領域,天氣的數值預報離不開計算機。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。

“改革開放初期,中國氣象局引進了M—160Ⅱ和M—170兩臺大型計算機。使用這兩臺大型計算機,需要先小心翼翼地穿紙帶、鑿卡片,然后通過光電讀卡機將程序讀入到計算機里。”國家氣象信息中心副總工程師沈文海告訴經濟日報記者,雖然操作繁瑣,但這兩臺機器的性能在當時十分先進,主要用于國際氣象通信業務,也被拿來研發數值預報模式,有時還會對外開放,全國各地有需求的人都能來使用。

沈文海表示,隨著氣象信息化工作深入開展,國產數值預報模式GRAPES的能力和水平不斷改善,已成為支撐智能化網格預報的核心力量。與此同時,數值預報賴以運行的高性能計算資源大幅改善,國產高性能計算機逐漸成為主角。

當我們挑選電腦或手機等電子產品時,除了看外觀,還得考慮它的硬件配置是否適合自己的日常所需。那么,對于全球主要的氣象機構而言,什么樣的配置才更適合天氣預報呢?

其實,氣象預報對高性能計算機的需求與大多數普通人對手機的需求很是類似——架構更先進、計算能力更強、存儲容量更大、更加綠色節能,可有效支持海量數據的處理和眾多模式的運轉,幫助氣象部門更快地研究、制作、發布更加精準的天氣預報,惠及每一個公眾。

和手機一樣,高性能計算機也有自己的“服役期限”,這個周期大約為6至8年。特別是近十幾年來,全球高性能計算機持續更新換代,運算能力呈幾何倍數增長,應用于氣象業務和科研的高性能計算機也呈現出同樣的趨勢。

時值國產超算蓬勃發展,已接連在全球最強超級計算機榜單中拔得頭籌。“派—曙光”也以超出預期的性能令人眼前一亮——峰值運算速度達到每秒8189.5萬億次,約為此前中國氣象局使用的進口高性能計算機系統的8倍;在系統架構上,它有兩套子系統互相備份,計算資源相對獨立,共享存儲資源。如此一來,即便其中一套出現故障,另一套會提供相同支持,氣象業務的可靠性大幅提高。

在去年9月到11月短暫的試運行期間,這套國產高性能計算機系統扛起了GRAPES全球四維變分同化系統、北京市氣象局冬奧睿圖模式運行、全國高分辨率風能太陽能多源數值預報集成業務和全國水平分辨率200米風能資源圖譜制作,以及全球大氣再分析產品研制等多項業務、科研的重擔。

值得一提的是,來自“風云”系列國產氣象衛星的數據,也已經全面應用到這臺國產高性能計算機系統所支持的各項業務和科研作業中。

據中國氣象局相關負責人介紹,“派—曙光”測試與試運行時間雖短,但作出了許多貢獻。在2018年汛期實時環境下,這套國產高性能計算機系統已經默默參與到預報重任中,在“瑪麗亞”“安比”“山竹”等臺風預報中為全國會商提供參考;上海合作組織青島峰會、上海進口博覽會的數值預報產品保障服務工作,都有這套高性能計算機系統貢獻的力量;科研人員還利用它開發了GRAPES—GFS全球衛星云圖模擬產品、降水量級誤差訂正產品、平昌冬奧會預報產品等。

“可以說,運行‘派—曙光’國產高性能計算機后,中國氣象局高性能計算機系統總體規模已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。”沈文海說,高性能計算機領域的革新永無止境,科研人員還將不斷努力,繼續為公眾提供專業、精準的氣象服務。

(編輯:WB0001)
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