天气预报开动“数字脑筋”(组图)

http://www.sina.com.cn 2005年08月05日16:31 新民晚报

　　在上海超级计算中心的机房里，本报记者探访席卷申城各行各业的“智慧风暴”——

　　天气预报开动“数字脑筋”

　　本报记者董纯蕾文

　　超级计算机，又名“高性能计算机”，每秒数千亿次乃至上百万亿次的运算速度是它的看家本领。

　　超级计算机的典型特征可概括如下：表情，冷冰冰；脾气，好，有求必应；工作评价，好，让人省心。

　　8月，张江高科技园区一隅，室外气温动辄突破35℃。上海超级计算中心的机房内，室温一如既往地维持在12℃——13℃，上海的“超级大脑”开动了六成以上。宽敞的控制室里，总共只有10个人轮班；客户室里通常空无一人，因为远程登录便可以一切尽在掌握。绝大部分时间里，机器正常运转，CPU机时率和课题作业进度均会自动显示在屏幕上，几乎没有什么需要人操心。

　　就在这不动声色中，有越来越多的行业和单位在这里掀起了“智慧风暴”，运算时间长度的单位从年月降到了日。

　　工作人员说，超算中心里的神威I和神威64P的工作量都已饱和，曙光4000 A的2000个中央处理器(CPU)已有近1400个在用。“眼下还不是高峰时段，上个月有一半时间，曙光4000 A的CPU机时率超过了80%，已近饱和，那些大‘胃口’的用户就只有耐心排队了。”

　　数值预报激活“超级大脑”

　　1998年底，为开展数值天气预报，上海市气象局向市政府提出申请，希望市财政拨款购置一台每秒运算140亿次的超级计算机。与此同时，基因组测序、药物虚拟筛选、地震数值预报等一批关乎国计民生的前沿课题都要动用超级计算机。

　　经过全面调研，2000 年，神威I应征而来，上海超级计算中心应运而生。

　　数值天气预报首先尝到了超级计算机的甜头，预报出炉时间由原先的4小时缩短为2小时，水平分辨率从数十公里提高到3公里。“神奇预报”曾在2001年APEC 会议期间大显身手，区县天气预报则每天都有。

　　而今，上海市气象局在自家机房里又添置了每秒3000 亿次的曙光天潮TC400机群，对本市数值天气预报精益求精，为预报员提供更精准的参考。由中国气象局和上海市气象局合作的全国气象网格计算等前沿课题，则继续拜托“超级大脑”。

　　老客户用“脑”用出新名堂

　　ARJ21先进支线喷气客机——中国首度自行开发研究的民用客机，1：1的样机机头目前停在中航第一飞机设计研究院的上海展示厅里。副总设计师陈迎春说：“有了信息化手段，只有复杂的机头还需要制作实物样机，整机有‘电子样机’便够了。”

　　从运算速度每秒3000多亿次的神威系列到每秒10万亿次的曙光4000A，中航第一飞机设计研究院始终是上海超算中心的老客户。在2007年首飞之前，飞机空气动力学的大量优化计算仍将继续，大大节约了飞机风洞实验的工作量和成本。

　　超算中心另一个长期客户是中科院上海药物所，在神威I上进行的新药筛选取得了大量论文成果，如今又在曙光4000A上展开了蛋白质模拟计算。

　　外环隧道的抗震设计和复兴东路隧道的盾构施工仿真都是在神威64P上完成的，现在曙光4000A又开始为崇明越江通道的施工过程担纲仿真计算。

　　新客户慕名争相来借“脑”

　　最近半年，在超算中心申请了账号的客户猛增到100多家。慕名而来的新客户，为超算中心拓宽了业务领域，令这里的工作人员喜出望外。

　　中科院上海天文台今年初才开始租用“超级大脑”，便有2篇论文被国际权威杂志刊用。

　　赶着参加投标的石油企业，只用了几天便将整个地区的勘探结果处理完毕。

　　新型防弹材料、黄河汛灾预报、高压开关减噪、人体的激光三维扫描成像、大规模通讯卫星的敏感器件污染量评定……新客户来自各行各业。

　　预计至今年底，上海超算中心的3组超级计算机将达到饱和，“超级大脑”第3次扩容已是早晚的事。

　　上海市气象局的预报人员，每天都要阅读和分析大量信息化图表，如气象云图、雷达回波图，才能得出最后的预报结论。数值天气预报是其中日渐重要的参考因素

　　汽车正面碰撞时，绑着安全带的人体会作何反应？答案就在超级计算机里。以前，一种新车型需作80次碰撞实验，现在由虚拟碰撞代劳，碰撞实验的耗车量锐减了90%以上

　　在计算机上设计飞机，不仅节省飞机风洞实验的工作量和成本，三维模型也一目了然

　　在上海市气象局的机房里，工作人员现场检查工作进度。事实上，这样的画面很难见到。大多数时候，这一工序在网上即可搞定

　　ARJ21先进支线喷气客机的样机机头里，中航第一飞机设计研究院副总设计师陈迎春(左)和计算流体组组长张淼相谈甚欢，似乎看到了“超级大脑”新“想”出来的优化设计

　　自动气象站上的辐射量测量仪，默默记录着每一天的日照强度。全市各个自动气象站的温度、降水、风向、日照，和全球各地的气象数据一起汇总到超级计算机里，数值天气预报结果就是这样“算”出来的

　　周铭鲁摄