أجهزة الكمبيوتر العملاقة: أدوات التنبؤ بالطقس التقنية

إذا رأيت إعلان Intel الأخير هذا ، فقد تسأل ، ما هو الحاسوب العملاق وكيف يستخدمه العلم؟

أجهزة الكمبيوتر العملاقة هي أجهزة كمبيوتر قوية للغاية بحجم حافلة المدرسة. يأتي حجمها الكبير من حقيقة أنها تتكون من مئات الآلاف (وأحيانًا الملايين) من نوى المعالج. (بالمقارنة ، يعمل الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر المكتبي واحد.) نتيجة لقدرة الحوسبة الجماعية هذه ، أصبحت الحواسيب الفائقة قوية للغاية. ليس من المألوف أن يكون للكمبيوتر العملاق سعة تخزين في حي 40 بيتابايت أو 500 تيرابايت من ذاكرة الوصول العشوائي. هل تعتقد أن جهاز Macbook الذي يبلغ 11 تيرافلوب (تريليونات العمليات في الثانية) سريع؟ يمكن أن يصل الحاسوب العملاق إلى سرعات تصل إلى عشرات بترافلوبس -هذا رباعي المليارات من العمليات في الثانية!

فكر في كل شيء يساعدك عليه الكمبيوتر الشخصي. تقوم الحواسيب العملاقة بنفس المهام ، إلا أن قوتها المرتفعة تسمح بذلك أحجام البيانات والعمليات التي سيتم البحث عنها والتلاعب بها.

في الواقع ، توقعات الطقس الخاصة بك ممكنة بسبب أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

كل ساعة من كل يوم ، يتم تسجيل مليارات من ملاحظات الطقس بواسطة الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس وبالونات الطقس وعوامات المحيط ومحطات الطقس السطحية في جميع أنحاء العالم. توفر الحواسيب الفائقة منزلًا لهذه الموجة العارمة من بيانات الطقس ليتم جمعها وتخزينها.

لا تضم ​​أجهزة الكمبيوتر العملاقة وحدات تخزين للبيانات فقط ، بل تقوم بمعالجة وتحليل تلك البيانات لإنشاء نماذج للتنبؤ بالطقس. نموذج الطقس هو الأقرب إلى كرة بلورية لأخصائيي الأرصاد الجوية ؛ إنه برنامج كمبيوتر "يصمم" أو يحاكي ما يمكن أن تكون عليه ظروف الغلاف الجوي في وقت ما في المستقبل. تقوم النماذج بذلك عن طريق حل مجموعة من المعادلات التي تحكم كيفية عمل الغلاف الجوي في الحياة الواقعية. بهذه الطريقة ، يكون النموذج قادرًا على تقدير ما من المحتمل أن يفعله الغلاف الجوي قبل أن يفعله بالفعل. (بقدر ما يستمتع خبراء الأرصاد بإجراء الرياضيات المتقدمة ، مثل حساب التفاضل والتكامل والمعادلات التفاضلية... المعادلات المستخدمة في النماذج معقدة للغاية ، فقد يستغرق الأمر أسابيع أو أشهر حتى يتم حلها يدويًا! من ناحية أخرى ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر العملاقة تقريب الحلول في أقل من ساعة.) هذه العملية استخدام معادلات نموذجية لتقريب أو توقع الأحوال الجوية المستقبلية معروفة مثل التنبؤ العددي بالطقس.

يستخدم خبراء الأرصاد الجوية ناتج نموذج التنبؤ كدليل عند بناء توقعاتهم الخاصة. تعطيهم بيانات المخرجات فكرة عما يحدث حاليًا على جميع مستويات الغلاف الجوي وأيضًا ما يمكن تحقيقه في الأيام القادمة. يأخذ المتنبئون هذه المعلومات في الاعتبار إلى جانب معرفتهم بعمليات الطقس والشخصية الخبرة والإلمام بأنماط الطقس الإقليمية (شيء لا يستطيع الكمبيوتر فعله) لإصدار توقعات.

تشمل بعض أشهر نماذج التنبؤات الجوية ومراقبة المناخ في العالم ما يلي:

• نظام التنبؤات العالمية (GFS)
• نموذج أمريكا الشمالية (NAM)
• المركز الأوروبي لنموذج التنبؤ بالطقس متوسط ​​المدى (الأوروبي أو ECMWF)

الآن ، أصبحت قدرات الذكاء البيئي للولايات المتحدة أفضل من أي وقت مضى ، وذلك بفضل ترقية الحواسيب الفائقة التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA).

تعتبر أجهزة الكمبيوتر في NOAA ، التي تحمل اسم Luna and Surge ، المرتبة 18 الأسرع في الولايات المتحدة ومن بين أقوى 100 كمبيوتر فائق في العالم. يحتوي كل من التوائم العملاقة على ما يقرب من 50000 معالج أساسي ، وسرعة أداء قصوى تبلغ 2.89 بيتلافلوب ، ويعالج ما يصل إلى 3 كوادريليون حساب في الثانية. (المصدر: "الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) تكمل ترقيات الحواسيب الفائقة المناخ والطقس"NOAA ، يناير 2016.)

تأتي الترقية بسعر مسبق قدره 45 مليون دولار - وهو رقم حاد ، ولكن سعرًا صغيرًا يجب دفعه مقابل الوقت المناسب ، أكثر دقة، وتوقعات الطقس أكثر موثوقية وأكثر تفصيلاً تقدم الآلات الجديدة للجمهور الأمريكي.

هل يمكن أخيرًا لموارد الطقس في الولايات المتحدة اللحاق بالنموذج الأوروبي المشهور - نموذج المملكة المتحدة الدقيق الذي به 240.000 قادها النوى إلى التنبؤ بدقة بمسار وقوة الإعصار ساندي قبل حوالي أسبوع من وصوله إلى ساحل نيوجيرسي 2012?

فقط العاصفة القادمة ستقول.