Ако сте виждали тази скорошна реклама на Intel, може да питате, какво е суперкомпютър и как науката го използва?
Суперкомпютрите са изключително мощни компютри с размер на училищни автобуси. Големият им размер идва от факта, че те се състоят от стотици хиляди (а понякога и милиони) процесорни ядра. (За сравнение вашият лаптоп или настолен компютър работи един.) В резултат на този колективен изчислителен капацитет суперкомпютрите са изключително мощни. Не е нечувано суперкомпютърът да има капацитет за съхранение в съседство от 40 петабайта или 500 тебибайта RAM памет. Мислите, че вашият 11 терафлоп (трилиони операции в секунда) Macbook е бърз? Суперкомпютърът може да достигне скорости от десетки petraflops-това са четворки операции в секунда!
Помислете за всичко, което вашият личен компютър ви помага. Суперкомпютрите вършат едни и същи задачи, само тяхната начална мощност позволява обеми на данни и процеси, които ще бъдат изследвани и манипулирани.
Всъщност вашите прогнози за времето са възможни заради суперкомпютрите.
Защо метеоролозите използват суперкомпютри
Всеки час всеки ден милиарди наблюдения на времето се записват от метеорологични спътници, метеорологични балони, океански шамандури и наземни метеорологични станции по целия свят. Суперкомпютрите осигуряват дом за събиране и съхраняване на тази приливна вълна от метеорологични данни.
Суперкомпютрите не само съхраняват обеми от данни, те обработват и анализират тези данни, за да създадат модели за прогноза за времето. Метеорологичният модел е най-близкото до кристалната топка за метеоролозите; това е компютърна програма, която "моделира" или симулира какви биха могли да бъдат условията на атмосферата в даден момент в бъдеще. Моделите правят това, като решават група уравнения, които управляват как атмосферата действа в реалния живот. По този начин моделът е в състояние да сближи какво е вероятно да направи атмосферата, преди всъщност да го направи. (Колкото и да се радва метеоролозите да правят усъвършенствана математика, като изчисляване и диференциални уравнения... уравненията, използвани в моделите, са толкова сложни, че ще отнеме седмици или месеци, за да се разрешат на ръка! От друга страна, суперкомпютрите могат да приближат решения само за час.) Този процес на използването на моделни уравнения за числено приблизително прогнозиране или прогнозиране на бъдещите метеорологични условия са известни като числено прогнозиране на времето.
Метеоролозите използват резултатите от прогнозния модел като ориентир, когато съставят свои собствени прогнози. Изходните данни им дават представа какво се случва в момента на всички нива на атмосферата, както и какво е възможно през следващите дни. Синоптиците вземат под внимание тази информация, заедно с познанията си за метеорологичните процеси, лично опит и запознаване с регионалните модели на времето (нещо, което компютърът не може да направи), за да ви издаде прогноза.
Някои от най-популярните модели за прогноза на времето и мониторинг на климата включват:
- Глобална прогнозна система (GFS)
- Северноамерикански модел (NAM)
- Европейски център за средносрочен модел за прогнозиране на времето (европейски или ECMWF)
Запознайте се с Luna и Surge
Сега възможностите за екологично разузнаване на Съединените щати са по-добри от всякога, благодарение на надграждане на суперкомпютрите на Националната океанска и атмосферна администрация (NOAA).
Наречени Luna and Surge, компютрите на NOAA са 18-ият най-бърз в САЩ и сред първите 100 най-мощни суперкомпютри в света. Суперкомпютърните близнаци имат почти 50 000 основни процесори, максимална скорост на изпълнение от 2,89 петафлопа и обработват до 3 квадрилиона изчисления в секунда. (Източник: "NOAA завършва надкомпютърните надстройки за времето и климата„NOAA, януари 2016 г.)
Ъпгрейдът идва с цена от 45 милиона долара - стръмна цифра, но малка цена за по-навременното, по-точно, по-надеждни и по-подробни прогнози за времето новите машини предлагат на американската общественост.
Възможно ли е нашите американски метеорологични ресурси най-накрая да достигнат до известния европейски модел - точния модел на Великобритания, чийто 240 000 сърцевините го накараха да прогнозира точно пътя и силата на урагана Санди близо седмица, преди да удари бреговата линия на Ню Джърси в 2012?
Само следващата буря ще разкаже.