Ja esat redzējis šo neseno Intel reklāmu, iespējams, vaicājat: kas ir superdators un kā zinātne to izmanto?
Superdatori ir ārkārtīgi jaudīgi, skolas autobusu lieluma datori. To lielais izmērs izriet no tā, ka tos veido simtiem tūkstošu (un dažreiz miljonu) procesora kodolu. (Salīdzinājumā - darbojas klēpjdators vai galddators viens.) Šīs kolektīvās skaitļošanas jaudas rezultātā superdatori ir ārkārtīgi jaudīgi. Tas nav nedzirdēts, ka superdatoram ir atmiņas ietilpība 40 petabaitu vai 500 tebibītu RAM atmiņā. Vai domājat, ka jūsu 11 teraflop (triljoni operāciju sekundē) Macbook ir ātrs? Superdators var sasniegt ātrumu desmitiem petraflops—tas ir kvadriljoni operāciju sekundē!
Padomājiet par visu, ko palīdz jūsu personālais dators. Superdatori veic tos pašus uzdevumus, to atļauj tikai to aktivizētā jauda apjomi datu un procesu izpēte un manipulācija.
Faktiski jūsu laika prognozes ir iespējamas superdatoru dēļ.
Kāpēc meteorologi izmanto superdatorus
Katru dienu katru dienu miljardiem laikapstākļu novērojumu tiek reģistrēti laika pavadoņu pavadoņi, laikapstākļu baloni, okeāna bojas un virszemes laika stacijas visā pasaulē. Superdatori nodrošina vietu šī laika apstākļu datu savākšanai un glabāšanai.
Superdatori ne tikai apkopo datu apjomus, bet arī apstrādā un analizē šos datus, lai izveidotu laika prognožu modeļus. Meteorologiem kristālbumbai vistuvāk ir laika apstākļu modelis; tā ir datorprogramma, kas "modelē" vai imitē to, kādi atmosfēras apstākļi varētu būt kādā brīdī nākotnē. Modeļi to dara, risinot vienādojumu grupu, kas nosaka, kā atmosfēra darbojas reālajā dzīvē. Tādā veidā modelis spēj tuvināt to, ko, visticamāk, darīs atmosfēra, pirms tas to faktiski izdarīs. (Tikpat daudz kā meteorologiem patīk veikt sarežģītu matemātiku, piemēram, aprēķinus un diferenciālvienādojumus... Modeļos izmantotie vienādojumi ir tik sarežģīti, lai tos atrisinātu ar rokām, būs vajadzīgas nedēļas vai mēneši! No otras puses, superdatori var tuvināt risinājumus tikai stundā.) Šis process modeļa vienādojumu izmantošana, lai skaitliski tuvinātu vai prognozētu laika apstākļus nākotnē kā laika skaitliskā prognoze.
Meteorologi izmanto prognožu modeļa izvadus kā vadlīnijas, veidojot savas prognozes. Izejas dati dod viņiem priekšstatu par to, kas šobrīd notiek visos atmosfēras līmeņos, kā arī par to, kas iespējams nākamajās dienās. Prognozētāji ņem vērā šo informāciju, kā arī savas zināšanas par personālajiem laikapstākļu procesiem pieredzi un zināšanas par reģionālajiem laikapstākļiem (kaut ko dators nevar izdarīt), lai izsniegtu jūsu prognoze.
Daži no pasaulē populārākajiem laika prognožu un klimata monitoringa modeļiem ietver:
- Globālā prognožu sistēma (GFS)
- Ziemeļamerikas modelis (NAM)
- Eiropas Vidēja diapazona laika prognozes modeļa centrs (Eiropas vai ECMWF)
Iepazīstieties ar Luna un Surge
Tagad Amerikas Savienoto Valstu vides izlūkošanas iespējas ir labākas nekā jebkad, pateicoties Nacionālās okeāna un atmosfēras pārvaldes (NOAA) superdatoru jauninājumam.
Ar nosaukumu Luna un Surge, NOAA datori ir 18. ātrākie ASV un vieni no 100 spēcīgākajiem superdatoriem pasaulē. Superdatoru dvīņiem katram ir gandrīz 50 000 kodolu procesoru, maksimālais veiktspējas ātrums ir 2,89 petaflopi un tiek apstrādāti līdz 3 kvadriljoniem aprēķinu sekundē. (Avots: "NOAA pabeidz laika un klimata superdatoru jaunināšanu"NOAA, 2016. gada janvāris.)
Jaunināšanas cena ir 45 miljoni ASV dolāru - tas ir straujš skaitlis, tomēr par nelielu cenu ir jāmaksā savlaicīgi, precīzāks, ticamākas un detalizētākas laika prognozes jaunās mašīnas piedāvā Amerikas sabiedrībai.
Vai mūsu ASV laikapstākļu resursi beidzot varētu sasniegt slaveno Eiropas modeli - Apvienotās Karalistes precīzi redzamo modeli, kura 240 000 serdes lika tai precīzi paredzēt viesuļvētras Sandy ceļu un spēku gandrīz nedēļu pirms tā skāra Ņūdžersijas piekrasti 2012?
Tikai nākamā vētra pateiks.