中國氣象報記者 劉釗
如今，人們在長假出行前，總是習慣通過手機查詢未來一周的天氣。他們很難想像，就在二十多年前，我國對中期（未來10天以內）天氣的準確預報，還只是一個夢想。
在技術的進化史上，1992年11月18日是值得銘記的一天。這一天，中國自主研發的「銀河-Ⅱ」巨型計算機誕生了。同時，中期數值天氣預報業務系統作為首個應用試算成功，登上歷史舞臺。
「小馬拉大車」，中期預報曾歷經艱難
作為我國第一臺計算速率達到10億次的通用並行巨型計算機，「銀河-Ⅱ」達到了20世紀80年代末的國際先進水平。而中期數值天氣預報與它結緣，還有一段曲折的故事。
20世紀80年代，數值預報已成為國際天氣預報主流發展趨勢，而我國的中期數值天氣預報系統尚未建立，亟待開發。在這樣的背景下，一系列發展計劃出臺：中期數值天氣預報列入「七五」國家重點科技攻關計劃，預報系統建設項目也通過了審批立項。
中國工程院院士李澤椿時任國家氣象中心主任，也是這一項目的主要負責人。建設中期數值天氣預報業務系統，是面向世界尖端科學的挑戰。在眾多專家參與論證下，一個龐大的設計方案逐漸成型：裝備高性能計算機、研發數值預報系統、引進並消化吸收先進技術……
但中期數值天氣預報業務系統要在巨型計算機上運行，現有的機器遠遠無法滿足需求。更大的難題是，當時，進口機器的渠道也被限制，美、英、法、意、德、日等20多個國家組成的巴黎統籌委員會，對社會主義國家實行禁運和貿易限制，不同意將機器賣給中國。
深知這項工作重要性的李澤椿，選擇了軟體研發與硬體研製雙管齊下的策略。
為解燃眉之急，氣象部門採用「小馬拉大車」的辦法，將本應在巨型計算機上完成的研發工作，提前在現有的「M—360」中型計算機上進行。這臺機器經過擴體升級，首先完成科研攻關任務，實現中期數值天氣預報系統的準業務運行。
科研「搶跑」，後勤也要緊緊跟上。巨型機可以遲到，但不能缺席。1988年3月，氣象部門作為第一個用戶，與國防科技大學籤訂研製「銀河-Ⅱ」10億次巨型計算機的合同。緊張的技術攻關就此展開。
迎難而上，「銀河-Ⅱ」在逆境中誕生
研製巨型計算機，毫無疑問是一項複雜困難的任務。而在當年特殊的歷史背景下，人們面臨的挑戰尤其嚴峻。
當時，巨型計算機技術壟斷現象嚴重。掌握技術的少數發達國家採用「一卡二衝」的策略限制其他國家發展。「卡」就是拒絕出口高出對方技術水平的計算機，增加其發展難度。「衝」則尤為可怕，指當對方研發出某個檔次的計算機時，便放開限制大量出口低於這個檔次的計算機，以低廉的成本衝擊對方剛剛建立起來的技術基礎。在我國研製出首臺巨型計算機——計算能力達到每秒1億次的「銀河-Ⅰ」後，國外便有大量此類降檔機器湧入我國市場。
面對這樣困難的形勢，曾成功研製「銀河-Ⅰ」、實現我國高性能計算機零突破的國防科技大學再次承擔重任。研製團隊在國內首次採用50兆赫的工作頻率和4個高性能處理機並行處理結構。當時，這個結構相當「大膽」——頻率上升意味著機型的結構要更為緊湊，布線不僅要短，而且要儘可能少。「銀河-Ⅰ」一塊電路板有7層，單面安裝百餘個器件，在當時已被認為到達了極限。而「銀河-Ⅱ」要求在一本雜誌大小的電路板上布出數千條線、安裝數百個器件，難度可想而知。
當年，「銀河-Ⅰ」的電路板圖由近百名知青精心繪製。但精細度進一步升級後，手工操作已經無法滿足「銀河-Ⅱ」的高要求。此時，中國計算機並行算法研究與應用創始人之一、時任「銀河-Ⅱ」應用軟體主任設計師李曉梅，應用研究十年的計算機輔助設計系統，繪製出了4萬多張精密圖紙，解決了研製的一大難題。
最值得一提的，無疑是「銀河-Ⅱ」研製過程中的「同步進行法」。國家氣象中心作為用戶，全程參與其中，在研製機器的同時，著手開發中期數值天氣預報系統。這種「同步進行法」，在這一巨型計算機系統問世後，很快便投入正式運行。而在常規情況下，從計算機研製成功到應用軟體投入運行，還有很長的路要走。
如今，我國研製的「神威·太湖之光」已經多次蟬聯國際超算榜首，而氣象部門的數值預報系統，以及支撐其運行的超算也經歷了多次升級換代。當今的預報準確率與計算能力，已經達到了當年難以企及的高度。中期數值天氣預報系統成功搭乘「銀河—Ⅱ」運行則作為一座光輝燦爛的裡程碑，令人永遠難忘。
（來源：《中國氣象報》2018年11月22日一版 責任編輯：張林）