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用算力觀天,讓追風的人追風去

2022年03月28日 10:03????信息來源:聯想(北京)有限公司

視頻中,豆粒大的冰雹如雨般砸向地面,風暴追擊攝影師蘇鏑坷拿著攝像機,記錄下了這一副大自然奇詭莫測的畫面。這些讓普通人感覺到恐懼的景象,對于他來說已經見怪不怪,過去一年,他去過濰坊,拍下了云間閃電;去過常熟,拍下了超級單體雷暴;去過烏審旗以西,拍下了經典型超級單體雷暴。僅在去年,他追擊過的臺風、雷暴、洪水等氣象就有十多個,經歷追擊過上百次天氣系統,其中也包括超強臺風“煙花”。他將這些普通人難以一見的景象上傳到網絡,“我想用專業影像記錄下天氣變化,讓它經得起反復觀看,為氣象研究作貢獻。”

▲蘇鏑坷正操作電影攝影機,準備拍攝風暴過境的鏡頭

他在追風。

3月23日世界氣象日,聯想發布短片《追風的人》。短片內的三位主人公,就包括蘇鏑坷、復旦大學大氣與海洋科學系高艷紅教授和聯想高性能計算資深架構師郝常杰。

在與令人敬畏的大自然相處的過程中,我們今天已經可以用地球上空的衛星高精度觀測地球表面的氣候,并使用超級計算機來進行運算,計算水平的前進帶動了氣象數值預報的發展。這三位主人公,將為你講述氣象預測是如何更精準地送到你手中。

01

追風的人

試圖揣摩大自然的情緒

鏡頭前,蘇鏑坷說:“自然有時候在教我們做事,你會真正意識到,你在它的面前是很渺小的。”

在變幻莫測的天氣面前,人類顯得微不足道。暴雨、雷電、冰雹、臺風、龍卷風,大自然每一次的呼吸,都讓人們感到敬畏。人類的整個發展史,也伴隨著揣摩大自然情緒的故事。

無論是三千多年前用占卜進行天氣測算,還是人們通過看云、辨風、識天象來預測天氣,再到天氣預報演變為應用科學,計算水平的前進帶動了數值天氣預報的發展,今天,渺小的人類也終于能更精準地預測天氣了。

蘇鏑坷介紹,無論是哪一次的追風,他們都是從觀察預報開始的。在風季、強對流季的時候,平均每4天左右到一周看一次比較長周期的預報,看接下來幾天會不會有一個強對流的大環境。追擊臺風或者風暴時,一旦發現過兩天仍然有一個還不錯的狀態,他們就會持續關注。

也正因此,更高精度的天氣預報,成了他追風的工具,“特別是在國內追風,因為不是典型的大平原追風,受能見度的限制,我們必須要靠儀器和精準的數據,去判斷風暴和我們所處的方向。”

從1997年開始進入學校研究數據模擬和預報的高艷紅,到現在已經在氣象領域工作了25年。她坦言,天氣預報的最難點,在于變化。因為大氣是多變的,這個變化包括時間上的變化和空間上的非均勻性。蝴蝶振動一個翅膀,其它一個地方就會發生颶風或者是強降水事件。

高艷紅工作的25年間,數值模擬發生了很大的變化。原來的分辨率是幾百公里一個網絡,但是現在的天氣預報,可以把分辨率提高到幾公里,有的甚至幾百米、幾十米。

這一切,都歸功于計算水平的前進。預報需要采集數據,以前,我們沒有依據,全憑經驗,17、18世紀開始有觀測儀,歐洲國家用它來航海,只是把它安裝在一個地方,用于觀測周邊地方氣象要素的變化,以便預測航向。隨著點布的越來越多,一段時間的紀錄后,可以看區域范圍內的走向和趨勢,根據這些經驗和數據判斷它的發展態勢和方向,以此來進行數值天氣預報。到了現在,我們更多是用衛星和雷達資料,結合地面的觀測。數值預報需要豐富的資料,而這些信號采集得越多,預報就會越準確。

▲復旦大學大氣與海洋科學系/大氣科學院教授高艷紅

我們能夠明顯感受到這種變化。從前的預報經常會有不準確,而近幾年來天氣預報變得更加準確。據中國氣象局,2018年,全國24小時晴雨預報準確率達87%,暴雨預警準確率提高到88%,氣象服務滿意度首次超過90分。如果你對剛過去的冰雪盛會還有印象,應該能記得,2月13日,賽程剛剛過半,備受矚目的天才少女谷愛凌正準備參加自由式滑雪女子坡面障礙技巧資格賽,組委會卻提前宣布將該項賽事延期至14日。這次突發情況背后,是北京氣象局在聯想技術團隊協助下,精準預測了比賽場地的天氣變化,避免了因為惡劣天氣對運動員和工作人員造成的干擾甚至傷害。

在大自然面前,追風的人精準地揣摩了它的情緒。

02

算力觀天

實現“百米級、分鐘級”的氣象預報

我們為什么能精準預判冰雪賽事的天氣?因為算力在觀天。

事實上,隨著計算水平的前進,精細化的氣象服務在越來越多的大型體育賽事上,都發揮了重要作用。

歷年來,國際大型體育賽事系統是最復雜的信息系統之一,保障雪地賽場背后的信息工作也是難上加難,特別是復雜山地的氣象精準預報,被國際公認為難題。要想預測1至3公里長賽道的百米級天氣,國際上沒有成熟的、類似的氣象服務保障技術方案可以借鑒。

但這一次的氣象服務卻達到了此項賽事服務史上的最高標準。為了能提前24小時接收到比賽場館的氣象數據,聯想為北京氣象局搭建了一套由800臺服務器組成的高性能計算系統,利用世界先進溫水水冷技術,滿足了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。這些氣象數據可以讓運動員提前24小時接收場館的氣象數據,甚至可以精確到“百米級”和“分鐘級”。相較于此前的冬季體育盛會,每隔15分鐘更新一次的氣象數據,這次的冰雪盛會可以做到每隔10分鐘更新一次,部分可以做到每分鐘更新。

這一套計算系統,很多人看不到,它安靜地躺在后端的機房里,但是它卻為整個賽事提供最直接的天氣預報支撐。在這次冰雪盛會上,聯想為北京氣象局提供的后端平臺,算力提升近20倍,能耗降低42%。

▲聯想高性能計算資深架構師 郝常杰

這些年,聯想在高性能計算方面獨具優勢。2021年11月,在全球性能最強的500臺高性能計算機榜單上,聯想共有180臺上榜,獨占36%。自2018年6月來,全球性能最強的500臺高性能計算集群榜單中,聯想已第8次蟬聯制造商份額第一。同時,聯想自研的溫水水冷技術,從2012年首次將水冷技術應用到X86服務器,到如今,每年在電費節省和減少碳排放都做出了巨大貢獻。

郝常杰所在的高性能計算團隊,也一直長期服務于許多國家的氣象局,為包括像中國、韓國、馬來西亞等,聯想服務為全球天氣和海洋預報行業提供支撐。由于有比較長時間的技術積累,團隊和氣象預報平臺形成了一個日益緊密的連接。

而隨著高性能計算的日益強大,衛星、雷達、地面等綜合觀測系統的完善,數值天氣預報算得更快,算得更準。算力觀天,讓精準的氣象預報變成觸手可及。

03

“智慧算力”

為企業提供數字化轉型的基礎支撐

聯想的“智慧算力”,不僅服務于氣象預報,也長期深入到行業和產業鏈中,為眾多企業提供數字化轉型的基礎支撐。

位于長沙的大唐先一新能源集控中心,接入了中國大唐集團分布在湖南偏遠地區的光伏、風電和水電數據,通過聯想的高性能高可靠服務器組成強大后臺,對分布在湖南全省的海量發電設備進行“少人值守、無人值班、區域管理”運行監管,進一步實現了降本增效;聯想以自身實踐經驗,為中國中化提供算力基礎設施和IT系統運維服務,助力中國中化數字化轉型升級;聯想滿足京東云對算力的高性能、高可靠性需求,并提供全生命周期的運維服務,幫助京東云安全、穩定地應對“618”超大規模數據洪峰,支持京東實現“618首單4分鐘送達”、“31天最短庫存周轉周期”。

作為國內較早進行數字化轉型的企業,聯想在“智慧算力”和數字化服務方面,有著三大“硬核”技術:

一是“端-邊-云-網-智”的技術架構。“端”負責采集和產生的海量數據,與互聯網及企業信息化所積累的數據結合,提供大數據基礎。“邊-云-網”提供算力,先進的大數據工具、人工智能算法,對各行各業的現行機理、決策機制、業務流程加以學習、總結、提煉,最終實現決策的智能化。

二是針對工業大數據一站式應用平臺Leap系列解決方案。LeapHD、LeapIoT、LeapAI三大模塊有機組合,能夠將產線數據接入和整合,實現全面態勢感知與數據聯動,推動企業質量優化、供應預測、智能排產、柔性生產,讓國內制造企業實現大數據應用。

三是聯想“擎天Optimus”引擎。“擎天Optimus”依托于云原生、中臺化、AI智能三大優勢,為千行百業客戶的數字化智能化轉型量身定制一站式解決方案,助推其數字化轉型。

從傳統PC業務向智慧服務轉型,聯想不斷領跑著行業:為新華社打造北京數據中心綜合信息平臺,為全球動力電池龍頭寧德時代、國內頭部藥企藥明康德、光伏巨頭隆基綠能等行業領軍企業提供高價值產品和解決方案,聯想正以自身超強算力和高效的解決方案,為客戶打造行業燈塔案例??萍紕撔?,也正在為你我的生活探索更多可能。


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