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“地球数值模拟系统”原型机都能干点啥?

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东南西北人 发表于 2015-9-29 12:19:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

9月23日成为我国地球系统科学史上重要的一天。当天,中国科学院大气物理研究所、曙光信息产业(北京)有限公司 、中科院计算技术研究所、中科院计算机网络信息中心联合发布了“地球数值模拟装置”原型系统。

据了解,这套基于中科院地球系统模式1.0版本,由曙光高性能计算机提供支撑的系统的落成,填补了我国地球系统模式大数据实践平台的空白,将对我国的地球系统科学研究产生深远的影响。同时,其也将在我国的灰霾治理、气象灾害防范、环境保护等多个方面发挥重要的作用。

何谓“地球数值模拟系统”原型机?

面对气候环境的变化,气候灾害和环境危机的频发,“地球系统数值模拟装置”从系统的角度来进行地球各圈层自身的演化规律及其它们之间的相互作用规律的研究。美、日、欧等发达国家已建有软硬件结合的面向地球系统的专门模拟装置。2009年,在中科院大气所叶笃正等六位中科院院士联名建议下,国家发改委已将“地球系统数值模拟装置”纳入“十二五”大科学装置建设规划。

据中科院大气物理研究所所长朱江介绍,它其实是一个集成的装置,不仅是一个硬件和操作平台,还包括软件以及数据库等。其中软件核心基于中科院地球系统模式1.0版本,硬件由曙光专用高性能计算机等构成。“地球数值模拟系统”包含高性能计算机硬件、地球数值模拟应用软件、并行软件支撑框架、可视化系统等多个部分,地球科学家可借助该系统在地球系统模式研发、短期气候预测、灰霾治理等方面得出一些对科学和社会有益的成果。

那么,为什么叫原型机?朱江介绍,之所以称为原型机是因为需要验证该计算机的设计能否满足系统的需要以及应用地球系统模型的需要。比如说考虑并行、结构是不是够等?需要从原理上进行验证,因此称为原型机。

中科院大气所研究员张明华介绍说,地球系统模式1.0版本包含完整的气候系统和生态环境系统分量,集成了大气、海洋、海冰、陆面水文、大气化学和气溶胶、动力学植被、海洋生物地球化学等子系统模式或分量模块,并通过一个通量耦合器实现各模块之间的完整耦合,可以更加逼真地实现对大气、洋流、陆面过程、生态等的仿真研究,该地球系统模式还具有嵌套高分辨大气模式的功能。

据了解,“地球数值模拟装置”原型系统建设项目启动于2015年3月。该项目早于今年6月在曙光创新技术大会上一经披露就广受关注。取用大科学工程“地球数值模拟装置”建设规模的1/10,原型系统将从硬件配置架构和科学软件检验两方面证实和完善“地球系统数值模拟装置”建设方案的有效性和可行性。

“地球数值模拟系统”落差有何意义?

灰霾治理需求迫切、极端天气频发、全球气候变化加剧,人们越来越迫切地需要读懂地球。中科院曾庆存院士在会后接受记者采访时指出,“地球数值模拟系统”原型机的发布将对中国的环境保护,尤其是大气污染控制和治理发挥重要的作用。

曾庆存表示,过去几年来,外国传出一些谣言,比如说韩国、日本的“口蹄疫”是从中国的沙尘传过去的。尽管我国知道这是不准确的,但是也无奈于拿不出实际的数据支撑,而“地球数值模拟系统”原型机的发布就可以科学、有一句的粉碎这类的谣言。因为要证明沙尘的轨迹,量是多少?有了这套装置就可以做出模拟。从这些数据来说,中国实际上还是沙尘的净输入国,而非输出国。

另外,全球变暖是人类面临的最为严峻的问题。气候变化公约、碳排放谈判则是世界上最复杂的多边外交谈判。美国国家大气研究中心凭借其长时间世界领先的数值模拟装置“Yellowstone”,一直主导着全球变暖预估试验的设计和评估报告的撰写,并以此挟制我国的发展权。“我们需要有自己的计算数据作为谈判依据,以提升我国在气候与环境领域的国际话语权。”中科院曾庆存院士严肃地说。

据介绍,在原型系统上有步骤地实施解读地球计划的同时,该系统装置还可以为其他应用高性能计算、大数据分析等服务。“地球数值模拟装置”原型系统的建设与应用,将推动这些技术进一步服务各行各业。”

曙光专用高性能计算机提供支撑

据介绍,“地球数值模拟系统”原型机核心硬件由曙光研发的专用高性能计算机构成。曙光公司为该项目提供的计算机硬件原型系统峰值计算能力不低于1Pflops,存储总容量大于5PB,并针对性地对系统进行了地球系统数值模拟加速计算和软件性能优化。

“作为专用系统平台,这台原型系统并不是说它的理论计算能力要达到多么强,而是专门来为地球系统数值模拟来定制的,只有在这样的平台上才能更好地发挥硬件平台的能力。”曙光公司李斌介绍说。

对此,中科院计算研究所张云泉表示,这套系统的意义在于关键技术的验证,比如许多的结构的技术、超节点,还有分区设置,包括很多体系结构的验证,需要证明技术的可行性,这是非常重要的一点;另外,对于软件研发模式的改进,这也将会发挥很重要的支撑作用。

“下一步,到2020年更大的系统应该达到1000P,但也可能也不需要1000P,由于摩尔定律会缩小面积,在单位面积内构建系统更多,仅需要几百个就够了,那么,256个节点就可以做出一个1000P的系统,那样的话就能够满足国际上最新的要求。”他最后说。


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flyingegg 发表于 2016-4-7 10:30:04 | 显示全部楼层
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