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      揭秘冬奧會氣象預測背后的黑科技

      來源:電子信息產業網 中國電子報

      你知道氣象環境對運動員在賽場上的發揮影響有多大嗎?以自由式滑雪空中技巧賽為例,男子運動員的時速需要達到70邁才能夠完成特定難度的技術動作,多一邁、少一邁,都會直接影響這一跳的成功率。一次小小的失誤都有可能危及運動員的生命安全。而賽道上的風向、風速、溫度、濕度、能見度等諸多氣象因素不僅會影響到身體機能,還會帶來心理情緒上的波動,最終對比賽結果產生不同程度的影響。

      尤其在冬奧會賽場上,滑冰、滑雪、雪橇等眾多項目都需要在戶外雪地中進行,氣象環境對運動員的發揮影響更為顯著。如果能夠提前掌握這些氣象信息,教練員就可以為運動員及時調整策略與戰術安排,運動員也更有把握發揮出更高的水平。因此,冬奧會氣象服務在預報時間上要精準到分鐘級別,預報區域要精細到百米級別。

      在北京冬奧會賽場內,尤其是賽道出發點、起跳點、結束點等重要位置,隨處可見聯想高性能計算團隊協助北京氣象局氣象保障團隊布置的用于實時采集、定時傳輸數據的自動氣象站。賽場周邊也可以看到很多已建或新建的監測點。超級計算機會把這些移動監測設備實時回傳的動態氣象監測信息經過統一梳理后,與常規氣象數據進行組合,模擬出未來一段時間某一地區的天氣氣候模型,從而為氣象預報提供精準依據。

      據介紹,張家口崇禮和北京延慶是冬奧會歷史上首個位于大陸性季風氣候帶的賽區,氣溫更低、日夜溫差大,風速更大、風向更替明顯,這對氣象預報的精準性、及時性提出了很高的要求和挑戰。而從聯想在北京冬奧會中遞交的模擬結果來看,預報結果覆蓋了所有場館范圍未來24小時內、精確到每百米的氣象預測。相較于2018年冬奧會每隔15分鐘更新一次的數據,2022年冬奧會的氣象預報可以做到每隔10分鐘更新一次,部分甚至可以做到每分鐘更新,達到了冬奧會賽事服務史上的最高標準。

      如此高標準的氣象服務背后離不開高性能計算技術的支撐。此次聯想為北京氣象局搭建的800臺高性能計算系統,滿足7*24小時無休的天氣、氣候及環境氣象業務應用需求,兼顧試驗和業務研發的應用需求,實現了氣象預報的大升級。聯想集團基礎設施方案業務技術顧問李鑫介紹稱,聯想高性能計算系統具有2.69PF的計算能力。舉個簡單的例子,聯想升騰X9000在 1分鐘的運算成果,換到家用雙核計算器計算則需要1年的時間。目前該系統已應用于教育、科研、能源、制造、醫療、金融等多個領域,受到了行業用戶的高度認可。

      然而,高性能計算所帶來的巨大能耗問題一直以來都是業界關注的焦點。依托自主研發的溫水水冷技術,聯想高性能計算的在算力提升20倍的同時,能耗卻比以往降低了42%,為冬奧會增添了“綠色、低碳”的標簽。李鑫表示,其核心技術原理是利用純凈水作為冷媒,采用間接式液冷方式對計算機服務器進行冷卻,熱量還可循環利用。與普通的風冷系統PUE2.0相比,聯想PUE(數據中心總能耗/IT設備能耗)可以做到1.2甚至1.1以內,即1度電用于計算,只要0.1度電或者是0.2度電用于散熱,能源再利用效率ERE達到了業界領先。

      據他介紹,該溫水水冷技術方案已經在馬拉西亞氣象局、瑞典于默奧大學北部高性能計算中心、哈佛大學文理學院計算中心、維也納科學集群、德國萊布尼茨高性能計算中心、北京大學高性能計算系統“未名1號”等多領域實現了廣泛應用,創造了節能減排、低碳環保的全球行業價值。

      高性能計算技術與溫水水冷技術猶如“兩架馬車”并駕齊驅,為冬奧會氣象預測提供了重要保障。當下,北京冬奧會氣象保障服務正在緊鑼密鼓地部署中。據北京市氣象局介紹,目前已建成三維、秒級、多要素的冬奧氣象監測網絡和分鐘級、百米級的預報服務系統。冬奧氣象服務保障團隊隊員邱貴強稱:“我們將抓住最后一次練兵機會,摩拳擦掌,期待2022年能夠把最完美的氣象服務寫在海陀山賽道上?!?/p>

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