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天氣預報開動「數字腦筋」 本報記者 董純蕾 文 超級計算機，又名「高性能計算機」，每秒數千億次乃至上百萬億次的運算速度是它的看家本領。 超級計算機的典型特徵可概括如下：表情，冷冰冰；脾氣，好，有求必應；工作評價，好，讓人省心。 8月，張江高科技園區一隅，室外氣溫動輒突破35℃。上海超級計算中心的機房內，室溫一如既往地維持在12℃——13℃，上海的「超級大腦」開動了六成以上。寬敞的控制室裡，總共只有10個人輪班；客戶室裡通常空無一人，因為遠程登錄便可以一切盡在掌握。絕大部分時間裡，機器正常運轉，CPU機時率和課題作業進度均會自動顯示在屏幕上，幾乎沒有什麼需要人操心。 就在這不動聲色中，有越來越多的行業和單位在這裡掀起了「智慧風暴」，運算時間長度的單位從年月降到了日。 工作人員說，超算中心裡的神威I和神威64P的工作量都已飽和，曙光4000 A的2000個中央處理器(CPU)已有近1400個在用。「眼下還不是尖峰時段，上個月有一半時間，曙光4000 A的CPU機時率超過了80%，已近飽和，那些大『胃口』的用戶就只有耐心排隊了。」 數值預報激活「超級大腦」 1998年底，為開展數值天氣預報，上海市氣象局向市政府提出申請，希望市財政撥款購置一臺每秒運算140億次的超級計算機。與此同時，基因組測序、藥物虛擬篩選、地震數值預報等一批關乎國計民生的前沿課題都要動用超級計算機。 經過全面調研，2000 年，神威I應徵而來，上海超級計算中心應運而生。 數值天氣預報首先嘗到了超級計算機的甜頭，預報出爐時間由原先的4小時縮短為2小時，水平解析度從數十公裡提高到3公裡。「神奇預報」曾在2001年APEC 會議期間大顯身手，區縣天氣預報則每天都有。 而今，上海市氣象局在自家機房裡又添置了每秒3000 億次的曙光天潮TC400機群，對本市數值天氣預報精益求精，為預報員提供更精準的參考。由中國氣象局和上海市氣象局合作的全國氣象網格計算等前沿課題，則繼續拜託「超級大腦」。 老客戶用「腦」用出新名堂 ARJ21先進支線噴氣客機——中國首度自行開發研究的民用客機，1：1的樣機機頭目前停在中航第一飛機設計研究院的上海展示廳裡。副總設計師陳迎春說：「有了信息化手段，只有複雜的機頭還需要製作實物樣機，整機有『電子樣機』便夠了。」 從運算速度每秒3000多億次的神威系列到每秒10萬億次的曙光4000A，中航第一飛機設計研究院始終是上海超算中心的老客戶。在2007年首飛之前，飛機空氣動力學的大量優化計算仍將繼續，大大節約了飛機風洞實驗的工作量和成本。 超算中心另一個長期客戶是中科院上海藥物所，在神威I上進行的新藥篩選取得了大量論文成果，如今又在曙光4000A上展開了蛋白質模擬計算。 外環隧道的抗震設計和復興東路隧道的盾構施工仿真都是在神威64P上完成的，現在曙光4000A又開始為崇明越江通道的施工過程擔綱仿真計算。 新客戶慕名爭相來借「腦」 最近半年，在超算中心申請了帳號的客戶猛增到100多家。慕名而來的新客戶，為超算中心拓寬了業務領域，令這裡的工作人員喜出望外。 中科院上海天文臺今年初才開始租用「超級大腦」，便有2篇論文被國際權威雜誌刊用。 趕著參加投標的石油企業，只用了幾天便將整個地區的勘探結果處理完畢。 新型防彈材料、黃河汛災預報、高壓開關減噪、人體的雷射三維掃描成像、大規模通訊衛星的敏感器件汙染量評定……新客戶來自各行各業。 預計至今年底，上海超算中心的3組超級計算機將達到飽和，「超級大腦」第3次擴容已是早晚的事。 上海市氣象局的預報人員，每天都要閱讀和分析大量信息化圖表，如氣象雲圖、雷達回波圖，才能得出最後的預報結論。數值天氣預報是其中日漸重要的參考因素 汽車正面碰撞時，綁著安全帶的人體會作何反應？答案就在超級計算機裡。以前，一種新車型需作80次碰撞實驗，現在由虛擬碰撞代勞，碰撞實驗的耗車量銳減了90%以上 在計算機上設計飛機，不僅節省飛機風洞實驗的工作量和成本，三維模型也一目了然 在上海市氣象局的機房裡，工作人員現場檢查工作進度。事實上，這樣的畫面很難見到。大多數時候，這一工序在網上即可搞定 ARJ21先進支線噴氣客機的樣機機頭裡，中航第一飛機設計研究院副總設計師陳迎春(左)和計算流體組組長張淼相談甚歡，似乎看到了「超級大腦」新「想」出來的優化設計 自動氣象站上的輻射量測量儀，默默記錄著每一天的日照強度。全市各個自動氣象站的溫度、降水、風向、日照，和全球各地的氣象數據一起匯總到超級計算機裡，數值天氣預報結果就是這樣「算」出來的 周銘魯 攝 |