Intel помогает прогнозировать погоду

 

огласно данным, полученным специалистами Гидрометцентра России и ГВЦ Росгидромета в результате продолжавшихся около года исследований, использование серверов на базе процессора Intel Itanium 2 с учетом их возможной кластеризации может осуществить переворот в оперативных технологиях выпуска гидрометеорологических прогнозов подразделениями Росгидромета территориального и регионального уровней. Вычислительные мощности, стоимость, надежность и простота эксплуатации серверных систем на базе процессора Intel Itanium 2 позволяют поставлять под ключ непосредственно в территориальные и региональные прогностические подразделения Росгидромета субъектов РФ оперативные технологические комплексы для осуществления краткосрочных и, что самое главное, сверхкраткосрочных прогнозов с учетом конкретных географических условий. Эффект от такого внедрения по своему значению может сравниться с тем, что был достигнут ранее в результате оснащения гидрометслужбы персональными компьютерами, считают специалисты Гидрометцентра России и ГВЦ (Главный вычислительный центр) Росгидромета.

По статистике, ежегодный экономический эффект от деятельности российских гидрометеорологических подразделений (предотвращение ущерба от стихийных бедствий плюс выгода от использования прогнозов в сельском хозяйстве, транспорте, строительстве и т.д.) составляет миллиарды рублей и имеет явную тенденцию к росту: от 1,5 млрд. руб. в 1996 году до 6,6 млрд. руб. в 2002 году (в сопоставимых ценах). Рост экономической эффективности гидрометеослужбы страны в немалой степени обусловлен оперативностью и точностью прогнозирования погоды и опасных гидрометеорологических явлений, что напрямую зависит от скорости и эффективности компьютерной обработки информации о состоянии атмосферы, океана и вод суши.

Современные прогностические модели используют синхронные и асинхронные глобальные комплекты данных, полученных с помощью различных систем наблюдений (в том числе спутниковых и радарных). При этом предельное время подготовки прогноза не должно превышать 5-10% от его заблаговременности.

Обмен глобальными комплектами данных наблюдений и результатами выполнения оперативных расчетов осуществляется в рамках Всемирной метеорологической организации (ВМО), объединяющей национальные гидрометеорологические службы разных стран. Гидрометцентр России, ГВЦ Росгидромета и ГРМЦ (Телекоммуникационный центр Росгидромета) образуют Мировой метеорологический центр в г.Москве (ММЦ Москва) — один из трех мировых центров ВМО (два других расположены в Вашингтоне и Мельбурне).

Для выполнения задач Росгидромета на региональном уровне высокую эффективность (с учетом возможной кластеризации) показали 2- и 4-процессорные серверы на платформе Intel Itanium 2. По мнению специалистов ГВЦ Росгидромета, их внедрение позволит:

• ускорять обработку данных наблюдений наземных, морских, авиационных и спутниковых систем;

• обрабатывать массивы цифровых данных высокого разрешения от метеорологических радаров и спутников;

• выполнять расчеты по моделям непосредственно в регионах, включая решение нового класса задач, учитывающих региональные особенности;

• проводить оценку риска возникновения опасных гидрометеорологических явлений по ансамблю прогнозов.

Эффект от внедрения серверов на базе процессора Intel Itanium 2 позволит в значительной мере:

• улучшить качественные характеристики прогностической продукции (например, оправдываемость прогнозов и штормовых предупреждений), а также наладить выпуск прогностической информации в более конкретном и адаптированном к требованиям потребителей виде;

• расширить номенклатуру прогностических продуктов и обеспечить появление новых видов прогнозов, в том числе по новым прогнозируемым характеристикам, новым более жестким критериям оправдываемости, с повышенной заблаговременностью и др.;

• повысить оперативность подготовки и представления потребителям прогностической информации.

Повышение качества и достоверности информационной продукции гидрометслужбы России дает ощутимый экономический эффект, который многократно окупает инвестиции в техническое перевооружение Росгидромета. Шаг, к которому в настоящее время готовятся специалисты ММЦ Москва, связан с реализацией вычислительных алгоритмов с существенной степенью распараллеливания. В рамках этих работ Росгидромет в сотрудничестве с корпорацией Intel создал экспериментальный кластерный стенд на базе процессоров Intel Itanium 2 для отработки технологий распараллеливания оперативных схем под вычислительные средства следующего поколения. Это позволяет специалистам ММЦ Москва опробовать одну из самых современных высокопроизводительных вычислительных платформ, начать работы по адаптации программного обеспечения в новой среде, а также уже сегодня приступить к реализации новых элементов прогностических моделей.

В настоящий момент в ГВЦ Росгидромета в оперативной практике используется система CRAY-YMP, установленная в 1996 году. В ходе исследований проведена сравнительная оценка времени расчетов по неадиабатической региональной схеме прогноза на 48  часов основных метеорологических величин и осадков в сигма-системе координат по территории РФ. Модель включает достаточно полный пакет параметризации подсеточных физических процессов (расчет радиационных потоков видимого, инфракрасного и длинноволнового излучений, блоки решения уравнения теплового баланса и задачи приземного подслоя, эволюционное уравнение для энергии турбулентных пульсаций). Использование в модели 30 расчетных уровней по вертикали позволяет усваивать исходные данные по ветру и геопотенциалу в нижней стратосфере (уровни 30, 50 и 70 гПа) и более детально описывать пограничный слой атмосферы. Исследование показало, что расчеты по модели с разрешением 75 км на ЭВМ CRAY-YMP при использовании 8 векторных процессоров требуют 40 минут, тогда как аналогичный расчет на 2-процессорном сервере на базе процессора Intel Itanium 2 занимает всего 8 минут. Таким образом, появились резервы времени оперативного счета, позволяющие усложнить физику модели и более точно рассчитывать радиационные притоки тепла. Данное уточнение увеличивает объем вычислений почти в 4 раза. В результате если уточненный вариант на CRAY-YMP был просчитан за 2 часа, то расчет задачи на 2-процессорном сервере на базе процессора Intel Itanium 2 занял всего 25 минут. При этом, как утверждают специалисты по программному обеспечению корпорации Intel, это время можно сократить до 15-18 минут.

Согласно оценке специалистов Гидрометцентра России и ГВЦ Росгидромета, для развития прогностических технологий ММЦ Москва и выведения их на требуемый в современных условиях уровень необходимы мощности с суммарной производительностью как минимум 4 терафлопа. Как отметил президент российского представительства корпорации Intel Стив Чейз, «платформа на базе процессора Intel Itanium 2 зарекомендовала себя как решение, оптимальное с точки зрения производительности, надежности, масштабируемости в кластерах и обладающее неоспоримым преимуществом перед иными решениями по цене и совокупной стоимости владения». По оценкам аналитической компании Aberdeen Group, кластерные системы на базе процессоров Intel уже в ближайшие три года займут как минимум 80% рынка высокопроизводительных вычислительных систем. Системы на основе процессоров Intel используются в более чем 200 суперкомпьютерах во всем мире, число суперкомпьютеров на базе процессоров Intel в рейтинге Top500 за три последних года увеличилось с 3 до 56, причем 33 из них впервые появились в списке Top500 в ноябре 2002 года. В связи с этим, как сказал Стив Чейз, «Intel приветствует исследования Росгидромета — одной из наиболее перспективных организаций для внедрения высокопроизводительных вычислительных решений (HPC-решений), к тому же накопившей огромный опыт и располагающей серьезным интеллектуальным потенциалом. Данный проект — первый в мире в области метеорологии и первый HPC-проект в России, в рамках которого используется техника класса Intel Itanium 2».

КомпьютерПресс 7'2003

Наш канал на Youtube

1999 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2001 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2003 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2004 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2005 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2006 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2008 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2009 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2011 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2012 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2013 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Популярные статьи
КомпьютерПресс использует