揭秘支撐加拿大天氣預(yù)報(bào)背后的超級(jí)計(jì)算機(jī)

支撐加拿大天氣預(yù)報(bào)的超級(jí)計(jì)算機(jī)正在升級(jí)，NVIDIA 網(wǎng)絡(luò)將被用于這個(gè)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的計(jì)算密集型環(huán)境模型。

該系統(tǒng)位于魁北克，運(yùn)行著一種名為 GEM（Global Environmental Multiscale model：全球環(huán)境多尺度模型）的復(fù)雜的預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)同化的業(yè)務(wù)。該模型可處理有關(guān)溫度、氣壓和風(fēng)的信息，以生成域區(qū)性和全球性的預(yù)報(bào)。

這一高性能計(jì)算系統(tǒng)由 IBM 制造，是加拿大環(huán)境與氣候變化部（該政府機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)環(huán)境政策并提供該國(guó)的天氣預(yù)報(bào)）的主要天氣預(yù)告集群。

由于大氣變化建模所需的數(shù)據(jù)和模擬程序十分復(fù)雜，因此使用 GEM 的科學(xué)家們需要強(qiáng)大的互連技術(shù)才能在系統(tǒng)之間快速傳輸數(shù)據(jù)。

加拿大環(huán)境部的升級(jí)版超級(jí)計(jì)算機(jī)將于今年投入使用，該計(jì)算機(jī)采用 NVIDIA HDR InfiniBand 網(wǎng)絡(luò)，在 DragonFly+ 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中配備了 NVIDIA ConnectX-6 網(wǎng)卡和數(shù)百臺(tái) NVIDIA Quantum InfiniBand 交換機(jī)。

這臺(tái) 3800 節(jié)點(diǎn)的 Lenovo 超級(jí)計(jì)算機(jī)可靈活地支持任何規(guī)模的工作負(fù)載。開(kāi)發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)模型的研究人員可能需要使用整個(gè)系統(tǒng)，天氣預(yù)報(bào)員則可能并行地運(yùn)行多個(gè)特定時(shí)間范圍內(nèi)的業(yè)務(wù)，每項(xiàng)業(yè)務(wù)可能需要相應(yīng)自定義數(shù)量的處理器。此外，對(duì)于其它的 HPC 應(yīng)用，用戶(hù)可以利用系統(tǒng)的高性能和高吞吐量來(lái)運(yùn)行不同規(guī)模的工作負(fù)載。

超級(jí)計(jì)算與天氣的明朗前景

在加拿大服務(wù)共享局這一政府機(jī)構(gòu)的管理下，這臺(tái)加拿大環(huán)境部的系統(tǒng)將支持大氣和環(huán)境科學(xué)研究項(xiàng)目，同時(shí)還可全天候維護(hù)實(shí)時(shí)的天氣預(yù)報(bào)生成環(huán)境。

50 多年來(lái)，加拿大環(huán)境部一直使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行大氣科學(xué)天氣預(yù)報(bào)，但是，預(yù)報(bào)的質(zhì)量取決于數(shù)據(jù)的復(fù)雜度和超級(jí)計(jì)算機(jī)能夠處理的分辨率。

GEM 模型基于可變分辨率策略，因此研究人員可以在統(tǒng)一分辨率下查看全球預(yù)報(bào)，或選擇特定坐標(biāo)（例如加拿大境內(nèi)某個(gè)需要關(guān)注的區(qū)域）以創(chuàng)建高分辨率子區(qū)域，提供更細(xì)粒度的分析。

為了運(yùn)行 GEM 這樣的復(fù)雜環(huán)境模型，科學(xué)家們依賴(lài)的系統(tǒng)需要能通過(guò)互連技術(shù)來(lái)加速應(yīng)用性能和提高可擴(kuò)展性。NVIDIA InfiniBand 的技術(shù)優(yōu)勢(shì)使其成為各類(lèi)服務(wù)機(jī)構(gòu)（包括 NASA、西班牙氣象局、中國(guó)氣象局等）進(jìn)行氣候研究和天氣預(yù)報(bào)的首選解決方案。

借助 NVIDIA InfiniBand 的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和智能卸載功能，超級(jí)計(jì)算機(jī)可以快速傳輸數(shù)據(jù)，在整個(gè)數(shù)據(jù)中心范圍內(nèi)提高效率并降低延遲，從而更快地運(yùn)行復(fù)雜的環(huán)境模型。InfiniBand 的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)可確保向前和向后兼容性，同時(shí)也是開(kāi)源技術(shù)和支持開(kāi)放式 API。

編輯：jq