Če ste videli to nedavno Intelovo reklamo, se morda sprašujete, kaj je superračunalnik in kako ga znanost uporablja?
Superračunalniki so izjemno zmogljivi računalniki velikosti šolskih avtobusov. Njihova velika velikost izvira iz dejstva, da jih sestavlja več sto tisoč (in včasih milijonov) procesorskih jeder. (Za primerjavo deluje vaš prenosni ali namizni računalnik eno.) Zaradi te skupne računalniške zmogljivosti so superračunalniki izjemno močni. Ni super slišati, če ima superračunalnik prostor za shranjevanje v bližini 40 petabajtov ali 500 tebibajtov pomnilnika RAM. Mislite, da je vaš 11 teraflopov (trilijone operacij na sekundo) Macbook hiter? Superračunalnik lahko doseže hitrosti več deset petraflops—to so kvadratri operacij na sekundo!
Pomislite na vse, kar vam osebni računalnik pomaga. Superračunalniki opravljajo enake naloge, le njihova hitrost omogoča zvezki podatkov in procesov, ki jih je treba raziskati in manipulirati.
Pravzaprav so vaše vremenske napovedi možne zaradi superračunalnikov.
Zakaj meteorologi uporabljajo superračunalnike
Vsako uro vsak dan milijarde vremenskih opazovanj beležijo vremenski sateliti, vremenski baloni, oceanske boje in površinske vremenske postaje po vsem svetu. Superračunalniki omogočajo zbiranje in shranjevanje tega plime vremenskih podatkov.
Superračunalniki ne le shranjujejo količine podatkov, temveč jih obdelujejo in analizirajo, da ustvarijo modele vremenske napovedi. Vremenski model je za meteorologe najbližja kristalna krogla; gre za računalniški program, ki "modelira" ali simulira, kakšne bi lahko bile atmosferske razmere v nekem času v prihodnosti. Modeli to naredijo z reševanjem skupine enačb, ki urejajo, kako atmosfera deluje v resničnem življenju. Na ta način lahko model približa, kakšno ozračje verjetno naredi, preden to dejansko stori. (Toliko kot meteorologi uživajo v napredni matematiki, kot so računanje in diferencialne enačbe... enačbe, ki se uporabljajo v modelih, so tako zapletene, da bi jih morali rešiti ročno! Po drugi strani pa lahko superračunalniki rešitve približajo že v uri.) Ta postopek uporabe modelnih enačb za številčno približevanje ali napoved prihodnjih vremenskih razmer je znano kot numerična vremenska napoved.
Meteorologi uporabljajo napovedni model kot napotke pri oblikovanju lastnih napovedi. Izhodni podatki jim pokažejo, kaj se trenutno dogaja na vseh ravneh ozračja in tudi, kaj je mogoče v prihodnjih dneh. Napovedovalci te podatke upoštevajo skupaj z osebnim poznavanjem vremenskih procesov izkušnje in seznanjanje z regionalnimi vremenskimi vzorci (nekaj, kar računalnik ne zmore) za izdajo svojega napoved.
Nekateri najbolj priljubljeni modeli vremenske napovedi in spremljanja podnebja na svetu vključujejo:
- Globalni sistem napovedi (GFS)
- Severnoameriški model (NAM)
- Evropski model za srednjeročno napovedovanje vremena (evropski ali ECMWF)
Spoznajte Luno in Surge
Zdaj so zmogljivosti okoljske obveščevalne službe Združenih držav boljše kot kdaj koli prej, zahvaljujoč nadgradnji superračunalnikov Nacionalne uprave za oceano in atmosfero (NOAA).
Računalniki NOAA so poimenovani Luna in Surge in so 18. najhitrejši v ZDA in med 100 najbolj zmogljivimi superračunalniki na svetu. Vsak superračunalniški dvojček ima skoraj 50.000 jedrnih procesorjev, največja hitrost zmogljivosti 2,89 petaflopov in obdela do 3 kvadratne milijarde izračunov na sekundo. (Vir: "NOAA zaključuje nadgradnje vremenskih in podnebnih superračunalnikov"NOAA, januar 2016.)
Nadgradnja je cena, ki znaša 45 milijonov dolarjev - strma številka, vendar majhna cena za pravočasnejše, bolj natančno, bolj zanesljive in podrobnejše vremenske napovedi novi stroji ponujajo ameriški javnosti.
Ali bi lahko naši ameriški vremenski viri končno prišli do priznanega evropskega modela - britanskega natančnega modela, katerega 240.000 jedra so ga vodila, da je natančno napovedal pot in moč orkana Sandy skoraj teden dni, preden je zadel obalo New Jerseyja v 2012?
Le naslednja nevihta bo povedala.