Hvis du har sett den siste Intel-reklamen, kan du spørre, hva er en superdatamaskin og hvordan bruker vitenskapen den?
Superdatamaskiner er ekstremt kraftige datamaskiner med skolestørrelse. Deres store størrelse kommer fra det faktum at de består av hundretusener (og noen ganger millioner) av prosessorkjerner. (Til sammenligning kjører den bærbare eller stasjonære datamaskinen en.) Som et resultat av denne kollektive regnekapasiteten er superdatamaskiner enormt kraftige. Det er ikke uhørt for en superdatamaskin å ha en lagringskapasitet i nærheten av 40 petabyte eller 500 tibibytes RAM-minne. Tror du at 11 teraflop (billioner av operasjoner per sekund) Macbook er rask? En superdatamaskin kan nå hastigheter på titalls petraflops-det er firemålinger av operasjoner per sekund!
Tenk på alt din personlige datamaskin hjelper deg å gjøre. Superdatamaskiner utfører de samme oppgavene, bare deres oppsparte kraft gir mulighet for volumer av data og prosesser som skal forskes og manipuleres.
Værmeldingene dine er faktisk mulig på grunn av superdatamaskiner.
Hvorfor meteorologer bruker superdatamaskiner
Hver time hver dag registreres milliarder av værobservasjoner av værsatellitter, værballonger, havbøyer og værstasjoner i overflaten rundt om i verden. Superdatamaskiner gir et hjem for denne tidevannsbølgen av værdata som skal samles inn og lagres.
Superdatamaskiner inneholder ikke bare datamengder, de behandler og analyserer disse dataene for å lage værmeldingsmodeller. En værmodell er det nærmeste en krystallkule for meteorologer; det er et dataprogram som "modellerer" eller simulerer hva atmosfærens forhold kan være på et tidspunkt i fremtiden. Modellene gjør dette ved å løse en gruppe ligninger som styrer hvordan atmosfæren fungerer i det virkelige liv. På denne måten er modellen i stand til å tilnærme seg hva atmosfæren sannsynligvis vil gjøre før den faktisk gjør det. (Så mye som meteorologer liker å gjøre avansert matematikk, som beregning og differensialligninger... ligningene som brukes i modeller er så komplekse, det vil ta uker eller måneder for dem å løse for hånd! På den annen side kan superdatamaskiner tilnærme løsninger på så lite som en time.) Denne prosessen å bruke modellligninger for å numerisk tilnærme eller forutsi fremtidige værforhold er kjent som numerisk værvarsel.
Meteorologer bruker prognosemodellutgang som veiledning når de bygger sine egne prognoser. Utdataene gir dem en ide om hva som for tiden skjer på alle nivåer i atmosfæren, og også hva som er mulig de kommende dagene. Prognoser tar denne informasjonen i betraktning sammen med sin kunnskap om værprosesser, personlig erfaring og kjennskap til regionale værmønstre (noe en datamaskin ikke kan gjøre) for å utstede dine prognose.
Noen av verdens mest populære værvarsel- og klimaovervåkingsmodeller inkluderer:
- Global Forecast System (GFS)
- Nordamerikansk modell (NAM)
- European Center for Medium-Range Weather Procasting Model (europeisk eller ECMWF)
Møt Luna og Surge
Nå er USAs miljømessige etterretningsevner bedre enn noen gang, takket være en oppgradering av National Oceanic and Atmospheric Administrations (NOAA) superdatamaskiner.
NoAAs datamaskiner, som heter Luna and Surge, er de 18. raskeste i USA og blant de 100 kraftigste superdatamaskinene i verden. Superdatatvillingene har hver nesten 50 000 kjerneprosessorer, en topp ytelseshastighet på 2,89 petaflops, og behandler opptil 3 kvadrillioner beregninger per sekund. (Kilde: "NOAA fullfører oppgraderinger av super- og værcomputere for vær og klima"NOAA, januar 2016.)
Oppgraderingen kommer til et prispris på 45 millioner dollar - et bratt tall, men likevel en liten pris å betale for det mer betimelige, mer nøyaktig, mer pålitelige og mer detaljerte værmeldinger de nye maskinene tilbyr det amerikanske publikum.
Kunne våre amerikanske værressurser endelig ta igjen den anerkjente europeiske modellen - Storbritannias bullseye-nøyaktige modell hvis 240 000 kjerner førte til at den nøyaktig spådde banen og styrken til orkanen Sandy nesten en uke før den traff New Jersey-kysten i 2012?
Bare neste storm vil fortelle.