IBM利用GPU上運行新的全球天氣預報系統

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任何出門前查看天氣預報的人都知道它是一個多變的功能。這是一項艱巨的任務:在非常短的時間內對局部水平的高精度進行不斷複雜系統的建模。現在,IBM和The Weather Company(一家IBM子公司)宣布了一種新的天氣模型預報,承諾「全球有史以來最準確的當地天氣預報」。

IBM全球高分辨率大氣預報系統(GRAF)利用飛機每五秒鐘捕獲的風和溫度數據,這是以前尚未開發的數據源,可以提供對世界上監控不佳的地區的深入了解,以及來自智慧型手機的眾包數據選擇共享該數據的用戶傳感器。另一種可以改善預測覆蓋範圍的資源,盡管這一點已被證明是有爭議的。當然,該模型還利用了更傳統的數據集,例如來自數十萬個氣象站(包括業餘天氣愛好者運行的站點)的數據。

這些龐大的數據集將被提供給GRAF基於IBM Power9的超級計算機,該計算機現在正在建設中,並將在未來幾個月內投入生產。該系統結合了84個AC922節點,每個節點配備4個Nvidia V100 GPU以及3.5 PB的IBM Spectrum Scale Storage,每天可處理多達10TB的天氣數據。IBM可能,如果沒有GPU,系統將需要500台服務器。

2018年8月在印度的季風,左邊是當前最好的天氣模型,分辨率為13公里。右側,新的IBM全球高分辨率大氣預報系統(GRAF)以3公里的分辨率運行,並且經常更新6到12倍。

所有這一切最終形成了這樣一個高分辨率全球天氣預報。IBM承諾,全球大部分地區的預測分辨率將提高近200%,系統能夠以超過40%的全球分辨率預測3公里的分辨率。GRAF還每小時更新一次,使其成為第一個能夠在全球範圍內預測小天氣事件(如雷暴)的商業天氣系統。IBM目前正在將GRAF重點放在日前預測上,並且尚未關注10天的預測。

GRAF的高分辨率,快速周轉的全球預測標誌著現有模型的改變。以前,美國、日本、韓國和西歐以外的世界大部分地區依賴於較為粗糙的12-15公里預測,當這些模型覆蓋全球大部分區域時,它們通常每6-12小時更新一次。像雷暴這樣的事件往往太精細,無法被大多數傳統天氣模型捕獲。

IBM預計GRAF會有無數的商業用途。例如,對於尋求重新安排航班或最大限度地減少因動蕩而造成的破壞的航空公司而言,這可能是有用的。保險公司可能能夠更有效地為風暴恢復工作做好準備。電力公司可能能夠更準確地預測不同社區的電力需求。由於在難以監控的區域中更高分辨率的風速意識,風能選址和生產可能會得到改善。農民可能能夠更好地應對氣候的急劇變化,如快速凍結,改善作物產量。未來還可以廣泛應用於各個領域。

當然,GRAF產生的預測也將為最終用戶提供應用。IBM和任何利用天氣公司提供的IBM產品的企業表示,天氣頻道應用程序,weather.com,Weather Underground應用程序和wunderground.com的用戶將看到GRAF的預測有所改進。最終,GPU代碼也將是開源的,可能允許在研究社區中廣泛使用。

GRAF的強大功能不僅可以通過IBM的研發投資做到,還可以通過The Weather Company和國家大氣研究中心(NCAR)之間的開源合作做到。GRAF利用NCAR的超標量預測模型(MPAS),與洛斯阿拉莫斯國家實驗室合作開發。MPAS是NCAR最新一代的全球天氣模型。

「今天,世界各地的天氣預報並不平等,所以我們正在改變這種情況。」Watson Media and Weather for IBM總經理卡梅倫克萊頓說,「天氣影響人們日常工作,可以說是業務績效中最重要的外部因素。隨著極端天氣變得越來越普遍,我們新的天氣系統將確保世界各地的每個人和組織都能獲得更準確,更精細的天氣預報。」

(本文內容首發HPC365官網)

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