Hấp dẫn

Siêu máy tính: Các nhà khí tượng học máy giúp đưa ra dự báo của bạn

Siêu máy tính: Các nhà khí tượng học máy giúp đưa ra dự báo của bạn

Nếu bạn đã xem quảng cáo Intel gần đây, bạn có thể hỏi, siêu máy tính là gì và khoa học sử dụng nó như thế nào?

Siêu máy tính là những máy tính cực kỳ mạnh mẽ, có kích thước như xe buýt. Kích thước lớn của chúng đến từ thực tế là chúng bao gồm hàng trăm nghìn (và đôi khi hàng triệu) lõi xử lý. (So ​​sánh, máy tính xách tay hoặc máy tính để bàn của bạn chạy một.) Là kết quả của khả năng tính toán tập thể này, siêu máy tính có sức mạnh vô cùng lớn. Không có gì lạ khi một siêu máy tính có dung lượng lưu trữ trong vùng lân cận 40 petabyte hoặc 500 tebibyte bộ nhớ RAM. Hãy nghĩ rằng 11 teraflop (hàng nghìn tỷ hoạt động mỗi giây) Macbook của bạn có nhanh không? Một siêu máy tính có thể đạt tới tốc độ hàng chục cánh hoa-đó là bốn triệu hoạt động mỗi giây!

Hãy nghĩ về mọi thứ mà máy tính cá nhân của bạn giúp bạn làm. Các siêu máy tính làm các nhiệm vụ tương tự, chỉ có sức mạnh khởi động của chúng cho phép khối lượng dữ liệu và quy trình cần nghiên cứu và thao tác.

Trong thực tế, dự báo thời tiết của bạn là có thể vì siêu máy tính.

Tại sao các nhà khí tượng học sử dụng siêu máy tính

Mỗi giờ mỗi ngày, hàng tỷ quan sát thời tiết được ghi lại bởi các vệ tinh thời tiết, bóng bay thời tiết, phao đại dương và các trạm thời tiết trên bề mặt trên khắp thế giới. Các siêu máy tính cung cấp một ngôi nhà cho làn sóng dữ liệu thời tiết thủy triều này được thu thập và lưu trữ.

Các siêu máy tính không chỉ chứa khối lượng dữ liệu, họ xử lý và phân tích dữ liệu đó để tạo ra các mô hình dự báo thời tiết. Một mô hình thời tiết là thứ gần gũi nhất với quả cầu pha lê đối với các nhà khí tượng học; đó là một chương trình máy tính "mô hình" hoặc mô phỏng những điều kiện của bầu khí quyển vào một lúc nào đó trong tương lai. Các mô hình làm điều này bằng cách giải quyết một nhóm các phương trình chi phối cách thức khí quyển hoạt động trong cuộc sống thực. Theo cách này, mô hình có thể ước tính gần đúng những gì bầu khí quyển có thể làm trước khi nó thực sự làm điều đó. (Nhiều như các nhà khí tượng học thích làm toán nâng cao, như phương trình tính toán và vi phân, các phương trình được sử dụng trong các mô hình rất phức tạp, phải mất hàng tuần hoặc hàng tháng để chúng giải quyết bằng tay! Mặt khác, siêu máy tính có thể tính gần đúng các giải pháp trong ít nhất như một giờ.) Quá trình sử dụng các phương trình mô hình để ước tính số lượng, hoặc dự báo, điều kiện thời tiết trong tương lai được gọi làdự báo thời tiết số.

Các nhà khí tượng sử dụng đầu ra mô hình dự báo làm hướng dẫn khi xây dựng dự báo của riêng họ. Dữ liệu đầu ra cung cấp cho họ ý tưởng về những gì đang diễn ra ở tất cả các cấp độ của bầu khí quyển và cả những gì có thể xảy ra trong những ngày tới. Các nhà dự báo xem xét thông tin này cùng với kiến ​​thức về quá trình thời tiết, kinh nghiệm cá nhân và sự quen thuộc với các kiểu thời tiết khu vực (điều mà máy tính không thể làm được) để đưa ra dự báo của bạn.

Một số mô hình dự báo thời tiết và theo dõi khí hậu phổ biến nhất thế giới bao gồm:

  • Hệ thống dự báo toàn cầu (GFS)
  • Người mẫu Bắc Mỹ (NAM)
  • Trung tâm mô hình dự báo thời tiết trung bình châu Âu (châu Âu hoặc ECMWF)

Gặp Luna và Surge

Giờ đây, khả năng tình báo môi trường của Hoa Kỳ đã tốt hơn bao giờ hết, nhờ vào việc nâng cấp các siêu máy tính của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia (NOAA).

Được đặt tên là Luna và Surge, máy tính của NOAA là máy tính nhanh thứ 18 ở Hoa Kỳ và trong số 100 siêu máy tính mạnh nhất trên thế giới. Mỗi cặp song sinh siêu máy tính có gần 50.000 bộ xử lý lõi, tốc độ hiệu suất cao nhất là 2,89 petaflop và xử lý tới 3 triệu triệu phép tính mỗi giây. (Nguồn: "NOAA hoàn thành nâng cấp siêu máy tính thời tiết và khí hậu" NOAA, tháng 1 năm 2016.)

Việc nâng cấp có giá 45 triệu đô-la - một con số cao, nhưng một cái giá nhỏ để trả cho dự báo thời tiết chính xác hơn, chính xác hơn, đáng tin cậy hơn và chi tiết hơn cho các máy móc mới cung cấp cho công chúng Mỹ.

Liệu tài nguyên thời tiết ở Hoa Kỳ của chúng ta cuối cùng có thể bắt kịp mô hình nổi tiếng ở châu Âu - mô hình chính xác của trường Anh với 240.000 lõi đã khiến nó dự đoán chính xác đường đi và sức mạnh của cơn bão Sandy gần một tuần trước khi nó đổ bộ vào bờ biển New Jersey vào năm 2012?

Chỉ có cơn bão tiếp theo sẽ nói.