Itanium 2 сделает погоду в России

Согласно оценкам, полученным специалистами Гидрометцентра России и ГВЦ Росгидромета в результате продолжавшихся около года исследований, эффект от внедрения серверов на базе процессора Intel Itanium 2 в подразделения Росгидромета территориального и регионального уровней для осуществления краткосрочных и, что наиболее важно, сверхкраткосрочных прогнозов с учетом конкретных географических условий, может сравниться по своему значению с эффектом, достигнутым ранее от оснащения гидрометслужбы персональными компьютерами.

Переход на высокопроизводительную 64-разрядную платформу позволит, по словам специалистов, в значительной мере повысить оперативность подготовки и представления потребителям прогностической продукции, улучшить ее качественные характеристики (например, оправдываемость прогнозов и штормовых предупреждений), а также наладить выпуск прогностической информации в более конкретном и адаптированном к требованиям потребителей виде. Кроме того, это позволит расширить номенклатуру прогностических продуктов и обеспечить появление новых видов прогнозов, в том числе по новым прогнозируемым характеристикам, новым более жестким критериям оправдываемости, с повышенной заблаговременностью и др. Как считают гидрометеорологи, повышение качества и достоверности информационной продукции гидрометслужбы России дает ощутимый экономический эффект, который многократно окупает инвестиции в техническое перевооружение Росгидромета. Так, ежегодный экономический эффект от деятельности российских гидрометеорологических подразделений (предотвращение ущерба от стихийных бедствий плюс выгода от использования прогнозов в сельском хозяйстве, ТЭК, транспорте, строительстве и т.д.) составляет миллиарды рублей и имеет явную тенденцию к росту: от 1,5 млрд. руб. в 1996 г. до 6,6 млрд. руб. в 2002 г. (в сопоставимых ценах). Рост экономической эффективности гидрометеослужбы страны обусловлен в немалой степени оперативностью и точностью прогнозирования погоды и опасных гидрометеорологических явлений, что напрямую зависит от скорости и эффективности компьютерной обработки информации о состоянии атмосферы, океана и вод суши.

Современные прогностические модели используют синхронные и асинхронные глобальные комплекты данных, полученных с помощью различных систем наблюдений (в том числе – спутниковых и радарных). При этом предельное время подготовки прогноза не должно превышать 5-10% от его заблаговременности.

Обмен глобальными комплектами данных наблюдений и результатами выполнения оперативных расчетов осуществляется в рамках Всемирной метеорологической организации (ВМО), объединяющей национальные гидрометеорологические службы разных стран. Гидрометцентр России, Главный вычислительный центр Росгидромета и ГРМЦ (телекоммуникационный центр Росгидромета) образуют Мировой метеорологический центр в г. Москве (ММЦ Москва) – один из трех мировых центров ВМО (два других расположены в Вашингтоне и Мельбурне).

Для выполнения задач Росгидромета на региональном уровне высокую эффективность (с учетом возможной кластеризации) показали 2- и 4-процессорные серверы на платформе Intel Itanium 2. По мнению специалистов ГВЦ Росгидромета, их внедрение позволит:

• ускорить обработку данных наблюдений наземных, морских, авиационных и спутниковых систем;
• обрабатывать массивы цифровых данных высокого разрешения от метеорологических радаров и спутников;
• выполнять расчеты по моделям непосредственно в регионах, включая решение нового класса задач, учитывающих региональные особенности;
• проводить оценку риска возникновения опасных гидрометеорологических явлений по ансамблю прогнозов.

Шаг, к которому в настоящее время готовятся специалисты ММЦ Москва, связан с реализацией вычислительных алгоритмов с существенной степенью распараллеливания. В рамках этих работ Росгидромет в сотрудничестве с корпорацией Intel создал экспериментальный кластерный стенд на базе процессоров Intel Itanium 2 (четыре 4-процессорных сервера с 4 ГБ оперативной памяти и жестким диском на 200 ГБ) для отработки технологий распараллеливания оперативных схем под вычислительные средства следующего поколения.

В настоящий момент в ГВЦ Росгидромета в оперативной практике используется 8-процессорная система CRAY-YMP с 7 ГБ оперативной памяти и жестким диском на 64 ГБ, установленная в 1996 г. В ходе исследований проведена сравнительная оценка времени расчетов по неадиабатической региональной схеме прогноза на 48 часов основных метеорологических величин и осадков в сигма-системе координат по территории РФ. Модель включает достаточно полный пакет параметризации подсеточных физических процессов (расчет радиационных потоков видимого, инфракрасного и длинноволнового излучений, блоки решения уравнения теплового баланса и задачи приземного подслоя, эволюционное уравнение для энергии турбулентных пульсаций). Использование в модели 30 расчетных уровней по вертикали позволяет усваивать исходные данные по ветру и геопотенциалу в нижней стратосфере (уровни 30, 50 и 70 гПа) и более детально описывать пограничный слой атмосферы. Исследование показало, что расчеты по модели с разрешением 75 км на сервере CRAY-YMP при использовании 8 векторных процессоров требуют 40 минут, тогда как аналогичный расчет на 2-процессорном сервере на базе процессора Intel Itanium 2 занимает всего 8 минут. Таким образом, появились резервы времени оперативного счета, позволяющие усложнить физику модели и более точно рассчитывать радиационные притоки тепла. Данное уточнение увеличивает объем вычислений почти в 4 раза. В результате, если уточненный вариант на CRAY-YMP считался 2 часа, то расчет задачи на 2-процессорном сервере на базе процессора Intel Itanium 2 занял всего 25 минут. При этом, как утверждают специалисты по программному обеспечению корпорации Intel, это время можно сократить до 15-18 минут.

Согласно оценке специалистов Гидрометцентра России и ГВЦ Росгидромета, для развития прогностических технологий ММЦ Москва и выведения их на требуемый в современных условиях уровень требуются мощности с суммарной производительностью как минимум 4 терафлопа.

Источник: собственная информация CNews.ru с использованием материалов корпорации Intel и ГВЦ Росгидромета.