Jeśli widziałeś tę ostatnią reklamę firmy Intel, możesz zapytać: co to jest superkomputer i jak wykorzystuje go nauka?
Superkomputery to niezwykle potężne komputery wielkości szkolnych autobusów. Ich duży rozmiar wynika z faktu, że składają się one z setek tysięcy (a czasem milionów) rdzeni procesorów. (Dla porównania działa Twój laptop lub komputer stacjonarny jeden.) Dzięki tej zbiorowej mocy obliczeniowej superkomputery są niezwykle potężne. Nie jest niczym niezwykłym, że superkomputer ma pojemność pamięci w sąsiedztwie 40 petabajtów lub 500 tebibajtów pamięci RAM. Myślisz, że Twój MacBook 11 teraflop (tryliony operacji na sekundę) jest szybki? Superkomputer może osiągnąć prędkości dziesiątek petraflops—to tryliony operacji na sekundę!
Pomyśl o wszystkim, co pomaga twój komputer osobisty. Superkomputery wykonują te same zadania, na co pozwala tylko ich moc rozruchowa wolumeny danych i procesów do badania i manipulacji.
W rzeczywistości Twoje prognozy pogody są możliwe dzięki superkomputerom.
Dlaczego meteorolodzy używają superkomputerów
Co godzinę każdego dnia miliardy obserwacji pogody są rejestrowane przez satelity pogodowe, balony pogodowe, boje oceaniczne i naziemne stacje meteorologiczne na całym świecie. Superkomputery są domem dla gromadzenia i przechowywania fali pływowej danych pogodowych.
Superkomputery nie tylko przechowują ilości danych, lecz przetwarzają je i analizują w celu stworzenia modeli prognozy pogody. Dla meteorologów model pogodowy jest najbliższą kryształową kulą; to program komputerowy, który „modeluje” lub symuluje warunki atmosferyczne w przyszłości. Modele robią to, rozwiązując grupę równań, które rządzą działaniem atmosfery w prawdziwym życiu. W ten sposób model jest w stanie oszacować, co prawdopodobnie zrobi atmosfera, zanim faktycznie to zrobi. (O ile meteorolodzy lubią robić zaawansowane obliczenia matematyczne, takie jak rachunek różniczkowy i równania różniczkowe... równania stosowane w modelach są tak złożone, że ich ręczne rozwiązanie zajęłoby tygodnie lub miesiące! Z drugiej strony superkomputery mogą zbliżyć się do rozwiązania w zaledwie godzinę.) Ten proces z zastosowania równań modelu do numerycznego przybliżenia lub prognozowania przyszłych warunków pogodowych jest znany tak jak numeryczna prognoza pogody.
Meteorolodzy wykorzystują dane wyjściowe z modelu prognostycznego jako wytyczne przy tworzeniu własnych prognoz. Dane wyjściowe dają im wyobrażenie o tym, co dzieje się obecnie na wszystkich poziomach atmosfery, a także co jest możliwe w najbliższych dniach. Prognozy uwzględniają te informacje wraz ze swoją wiedzą na temat procesów pogodowych, osobistą doświadczenie i znajomość regionalnych wzorców pogodowych (coś, czego komputer nie jest w stanie zrobić), aby je wystawić prognoza.
Niektóre z najpopularniejszych na świecie modeli prognozy pogody i monitorowania klimatu to:
- Globalny system prognoz (GFS)
- Model północnoamerykański (NAM)
- Europejskie Centrum Prognoz Średniego Zasięgu Pogody (model europejski lub ECMWF)
Poznaj Lunę i Surge
Teraz możliwości wywiadu środowiskowego Stanów Zjednoczonych są lepsze niż kiedykolwiek dzięki aktualizacji superkomputerów National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).
Komputery NOAA, nazwane Luna and Surge, są 18. najszybsze w Stanach Zjednoczonych i jednym ze 100 najmocniejszych superkomputerów na świecie. Każdy z bliźniaków superkomputera ma prawie 50 000 rdzeniowych procesorów, maksymalną wydajność 2,89 petaflopsa i może przetwarzać do 3 biliardów obliczeń na sekundę. (Źródło: "NOAA kończy aktualizację superkomputera pogodowego i klimatycznego„NOAA, styczeń 2016 r.).
Ulepszenie kosztuje 45 milionów dolarów - wysoka wartość, ale niewielka cena za bardziej terminowe, bardziej precyzyjne, bardziej niezawodne i bardziej szczegółowe prognozy pogody, które nowe maszyny oferują amerykańskiej opinii publicznej.
Czy nasze zasoby pogodowe w USA mogą w końcu nadrobić zaległości w znanym modelu europejskim - brytyjskim modelu z dokładnością do dziesiątki, którego 240 000 rdzenie doprowadziły go do dokładnego przewidzenia ścieżki i siły huraganu Sandy na prawie tydzień przed uderzeniem w wybrzeże New Jersey w 2012?
Tylko następna burza pokaże.