這是建立在曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司大樓前的“地球數(shù)值模擬裝置”原型系統(tǒng)的高性能計(jì)算機(jī)硬件整機(jī)系統(tǒng)——硅立方。 新華社記者 李鑫 攝
新華網(wǎng)北京9月23日電(記者喻菲 周潤(rùn)健)在一個(gè)約兩層樓高、形如魔方、嗡嗡作響的超級(jí)計(jì)算機(jī)里，中國(guó)科學(xué)家要計(jì)算出地球未來(lái)的氣候變化。
從一朵云的發(fā)展，到地球百年、千年甚至上萬(wàn)年后的氣候變化，科學(xué)家都希望能夠通過(guò)被稱為“地球數(shù)值模擬裝置”計(jì)算出來(lái)。
23日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司、中科院計(jì)算技術(shù)研究所、中科院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心聯(lián)合發(fā)布了“地球數(shù)值模擬裝置”的預(yù)研和原型系統(tǒng)。這套基于中科院地球系統(tǒng)模式1.0版本的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的落成，填補(bǔ)了中國(guó)地球系統(tǒng)模式大數(shù)據(jù)實(shí)踐平臺(tái)的空白。
這個(gè)坐落于北京中關(guān)村軟件園內(nèi)的邊長(zhǎng)約5.4米的深藍(lán)色立方體，是未來(lái)中國(guó)“地球數(shù)值模擬裝置”的縮小版，它包含高性能計(jì)算機(jī)硬件、地球數(shù)值模擬應(yīng)用軟件、并行軟件支撐框架、可視化系統(tǒng)等多個(gè)部分，可滿足對(duì)地球系統(tǒng)的仿真研究。科學(xué)家可借助該系統(tǒng)，在地球系統(tǒng)模式研發(fā)、短期氣候預(yù)測(cè)、灰霾治理等方面得出成果。
中國(guó)工程院院士、中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心專家丁一匯說(shuō)，這是中國(guó)研究地球模擬器的重大進(jìn)展，是非常了不起的基礎(chǔ)性工作，將為天氣和氣候一體化研究提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
地球的大氣圈、水圈、生物圈等多個(gè)圈層要在一個(gè)系統(tǒng)下非常科學(xué)合理的耦合。“地球外的系統(tǒng)對(duì)我們也有影響，這個(gè)可以模擬地球自身以及外太空宇宙射線、太陽(yáng)風(fēng)等影響的裝置非常強(qiáng)大，能夠幫助我們研究未來(lái)至少30年的環(huán)境變化、PM2.5變化，對(duì)于削減溫室氣體，徹底改善環(huán)境都將起到重要作用。”丁一匯說(shuō)。
作為“地球數(shù)值模擬裝置”的軟件，“地球系統(tǒng)模式1.0版本”是23日發(fā)布的一大亮點(diǎn)。據(jù)中科院大氣物理所研究員張明華介紹，這套軟件包含了完整的氣候系統(tǒng)和生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)分量，集成了大氣、海洋、海冰、陸面水文、大氣化學(xué)和氣溶膠、動(dòng)力學(xué)植被、海洋生物地球化學(xué)等子系統(tǒng)模式或分量模塊，并通過(guò)一個(gè)通量耦合器實(shí)現(xiàn)各模塊之間的完整耦合，可以更加逼真地實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣、洋流、陸面過(guò)程、生態(tài)等的仿真研究。
9月23日，與會(huì)者在發(fā)布會(huì)場(chǎng)外觀看中科院地球系統(tǒng)模式1.0版本的應(yīng)用演示。 新華社記者 李鑫 攝
曙光信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司總裁助理曹振南說(shuō)，地球系統(tǒng)模擬對(duì)計(jì)算機(jī)的性能要求非常高，很多世界排名前幾位的高性能計(jì)算機(jī)都用于地球系統(tǒng)模擬。
據(jù)介紹，中國(guó)科學(xué)院、中科院大氣所、中科院計(jì)算技術(shù)所、中科院網(wǎng)絡(luò)中心、中科曙光等幾家單位共出資0.9億元為該項(xiàng)目建設(shè)了專用計(jì)算機(jī)，其峰值計(jì)算能力不低于每秒1千萬(wàn)億次，計(jì)算能力目前進(jìn)入中國(guó)前十位;其存儲(chǔ)總?cè)萘看笥?PB;并針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了地球系統(tǒng)數(shù)值模擬加速計(jì)算和軟件性能優(yōu)化。
中科院大氣物理所信息中心主任周廣慶說(shuō)，用目前這個(gè)原型系統(tǒng)，一天可以計(jì)算出地球的大氣圈、水圈、巖土圈、生物圈等多個(gè)圈層6年的變化。
中科院大氣物理所所長(zhǎng)朱江說(shuō)，中國(guó)科學(xué)家自主研制的軟件在硬件上運(yùn)行，目前測(cè)試結(jié)果很好，接下來(lái)將進(jìn)一步優(yōu)化。希望未來(lái)真正的“地球數(shù)值模擬裝置”建成后，運(yùn)算速度和精度都能提高十倍以上。
根據(jù)中國(guó)氣象局資料統(tǒng)計(jì)，在各類自然災(zāi)害中，與氣候直接相關(guān)的大約占到70%以上。中國(guó)每年重大氣候?yàn)?zāi)害影響的人口大約達(dá)4億人次，所造成的經(jīng)濟(jì)損失大約占到國(guó)民生產(chǎn)總值的1%至3%。
科學(xué)家說(shuō)，氣候和環(huán)境危機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的關(guān)鍵在于人們對(duì)地球系統(tǒng)變化和運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的局限性，需要從系統(tǒng)的角度來(lái)進(jìn)行地球各圈層自身的演化規(guī)律及其它們之間的相互作用規(guī)律的研究。因此，地球系統(tǒng)科學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。
據(jù)介紹，美、日、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家已建有軟硬件結(jié)合的面向地球系統(tǒng)的專門(mén)模擬裝置。而由于中國(guó)尚缺乏面向地球系統(tǒng)專用的數(shù)值模擬裝置，使中國(guó)地球系統(tǒng)模式的研制和氣候變化模擬研究受到很大制約，研究結(jié)果科學(xué)支撐能力不足，導(dǎo)致在國(guó)際外交談判時(shí)話語(yǔ)權(quán)微弱。
“我們需要有自己的計(jì)算數(shù)據(jù)作為談判依據(jù)，以提升我國(guó)在氣候與環(huán)境領(lǐng)域的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。”中國(guó)科學(xué)院院士曾慶存說(shuō)。中國(guó)已將“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”納入“十二五”大科學(xué)裝置建設(shè)規(guī)劃。
