Przejdź na skróty do treści. | Przejdź do nawigacji

Zapamiętaj mnie Przypomnij hasło Rejestracja
Wersja mobilna
Newsletter
Zgłoś uwagę
RSS

Artykuły

rozwiń
Strona główna Artykuły Trendy Symulatory chaosu

Do czego wykorzystywane są najszybsze superkomputery na świecie?

Symulatory chaosu

Tianhe-2, Titan, Sequoia, K computer – cztery najszybsze superkomputery świata, potężna moc obliczeniowa i równie potężne koszty budowy, w przypadku lidera sięgające niemal 400 milionów dolarów. Do czego są wykorzystywane te maszyny?

Mimo kolosalnych kosztów budowy superkomputerów wciąż powstają kolejne tego typu konstrukcje. Ich olbrzymi potencjał jest wart ich ceny, bo umożliwia symulowanie złożonych zjawisk, których zrozumienie nie tylko wpływa na rozwój technologiczny i cywilizacyjny, ale też często pozwala uchronić tysiące ludzkich istnień – dzięki przewidywaniu klęsk żywiołowych czy opracowywaniu nowych leków.

Prognozowanie pogody
Większość ludzi niezwiązanych bezpośrednio z meteorologią nie zdaje sobie sprawy, jak skomplikowanym procesem jest prognozowanie pogody. Ogrom danych przetwarzanych w celu możliwie dokładnego przewidzenia, jaka aura będzie w najbliższym czasie w konkretnym regionie, w żaden sposób nie przystaje do medialnego wizerunku „pogodynki” prezentującej nam kolorową mapkę
ze słoneczkami i chmurkami. Pogoda to jedno ze zjawisk naturalnych, które jest doskonałym przykładem układu chaotycznego. O ile daje się on w pewnym stopniu modelować, co właśnie robimy, prognozując pogodę, o tyle nawet niewielka modyfikacja warunków początkowych może powodować wykładniczo rosnące zmiany w czasie – w efekcie wyniki pracy na modelu nadają się do kosza. Niemniej nawet tak złożony proces, jakim jest kształtowanie się pogody na świecie (w dowolnym jego obszarze), jest w znacznym stopniu zdeterminowany, a tym samym przewidywalny. Problemów nastręcza skala oraz liczba czynników, które trzeba uwzględnić, prognozując np. powstanie w konkretnym miejscu tornada, którego skutki mogą gospodarkę danego regionu kosztować miliardy. Z kartką i długopisem nie damy rady tego zrobić – potrzebujemy komputerów. Superkomputerów.

Tak wygląda meteorogram wygenerowany przez komputery działające w warszawskim ośrodku ICM. Prezentuje on znacznie dokładniejsze informacje na temat pogody niż piktogramy na mapkach prezentowane przez stacje telewizyjne, choć na pierwszy rzut oka może przerazić laika.
Tak wygląda meteorogram wygenerowany przez komputery działające w warszawskim ośrodku ICM. Prezentuje on znacznie dokładniejsze informacje na temat pogody niż piktogramy na mapkach prezentowane przez stacje telewizyjne, choć na pierwszy rzut oka może przerazić laika.

W Polsce matematycznym modelowaniem pogody zajmuje się warszawskie Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego. Ta badawcza jednostka, o której mówi się najczęściej, posługując się skrótem ICM, opracowuje numeryczną prognozę pogody dla całej Europy Środkowej: od północnych rubieży Półwyspu Skandynawskiego po północne Włochy i południowe szczyty Karpat znajdujące się na terenie południowo-zachodniej Rumunii. Wyniki obliczeń przepowiadającego pogodę klastra obliczeniowego warszawskiego ośrodka są publikowane na stronie www.meteo.pl. Każdy może wybrać jeden spośród trzech dostępnych modeli prognostycznych, z których dwa – UM oraz COAMPS – dotyczą prognozy pogody, a trzeci, czyli WAM, prognozuje falowanie Bałtyku. Niestety, ICM nie udzieli odpowiedzi na pytanie, jaka będzie pogoda np. 21 września (bo akurat mamy ślub i zastanawiamy się, czy zamówić kabriolet – ponoć i takie maile do ośrodka ICM były wysyłane).

Dokładniejszy okazuje się model UM: przewiduje pogodę dla sektorów, z których każdy jest kwadratem o boku 4 km. Długość prognozy to ok. 60–72 godzin. Z jednej strony to niby niewiele, całego urlopu na podstawie tej prognozy nie zaplanujemy. Z drugiej wyniki numerycznej prognozy pogody są wykorzystywane np. przez kapitanów promów, którzy docenili trafność prognoz dotyczących zachowania się Bałtyku. Co ciekawe, warszawski ICM jest również źródłem danych dla wielu działających w Polsce elektrowni wiatrowych, które na podstawie sugerowanych przez komputery ICM kierunków wiatrów ustawiają swoje wiatraki. Choć w Polsce na szczęście nie borykamy się z pogodowymi kataklizmami, jak tajfuny, cyklony tropikalne czy huragany, to doskonale wiemy, jak duże straty materialne niejednokrotnie powodują znane w naszym klimacie burze. Wiedza o nadchodzącej nawałnicy pozwala przynajmniej części strat uniknąć. W przypadku państw zagrożonych klęskami żywiołowymi o większym zasięgu i sile działania możliwość prognozowania pogody na większym obszarze i w dłuższej perspektywie to nie kaprys, lecz konieczność pozwalająca oszczędzić bądź zabezpieczyć dobra materialne, a także ocalić życie ludzi. Oczywiście nie oznacza to, że superkomputery zastąpią meteorologów, wręcz przeciwnie – wiedza synoptyka jest niezbędna do tego, by odpowiednio skonstruować model prognostyczny, a następnie zinterpretować jego wyniki.

Badania zmian klimatu

Tianhe 2 - chiński superkomputer
Tianhe 2 - chiński superkomputer

Superkomputery wykorzystuje się nie tylko do krótkoterminowych prognoz pogody na konkretnych obszarach, ale również do przewidywania długofalowych trendów klimatycznych. Używa się do tego celu całego arsenału numerycznych modeli zmian klimatycznych. Szczególnym ich przykładem jest tzw. globalny model klimatu (GCM – Global Climate Model). Opiera się on na podstawowych prawach fizyki, chemii oraz wiedzy naukowej na temat przepływu cieczy (nie tylko wody, ale i powietrza) oraz układów dynamicznych. W połączeniu z olbrzymią liczbą danych wejściowych dotyczących aktualnych i dawnych pomiarów klimatu (m.in. temperatury, prędkości i kierunku wiatru, procesy radiacyjne w atmosferze, rozkład temperatury w oceanach, wpływ gazów cieplarnianych, pyłów, aerozoli itd.) oznacza to, że mamy do czynienia z olbrzymią złożonością obliczeniową. Aparatem matematycznym w modelu GCM są równania Naviera-Stokesa. W najprostszych przypadkach ich rozwiązania da się uzyskać ręcznie (np. poprzez całkowanie i rachunek różniczkowy), ale klimat to nie jest prosty przypadek.

W takiej sytuacji w grę wchodzą jedynie metody numeryczne, dlatego do akcji muszą wkroczyć superkomputery. Mówiąc wprost, bez superkomputerów nie bylibyśmy w stanie nawet próbować przewidzieć zmiany klimatyczne. O znaczeniu takich badań nie ma co dyskutować. Oczywiście można protestować przeciwko np. prognozom sugerującym śmierć głodową milionów ludzi z powodu ocieplania się klimatu i wynikających z tego zmian w znacznej części globu, ale protesty nie na wiele się zdadzą – natura nie negocjuje. Dzięki wiedzy uzyskanej przy pomocy superkomputerów znacznie wcześniej zdołamy przygotować się na negatywne zmiany.

Dodaj komentarz 10 komentarzy
Gość IP: 37.152.19.* 2016.03.19 12:37
Moje uznanie za poziom tego artykułu.
Jedna uwaga: Kiedyś czytałem artykuł o zwiedzaniu tego chińskiego monstrum Tianhe-2. Zwiedzający zauważyli, że maszyna pokryta jest warstwą kurzu wskazującą, że stoi i używana jest tylko na pokaz. Ciekawe, czy to się zmieniło bo o wynikach ich obliczeń jakoś nic nie słychać?
Gość IP: 213.205.251.* 2016.03.19 13:03
Moje trzy małolaty maja taki chaos w pokojach, że nic się z tym nie równa!
Gość IP: 87.239.222.* 2016.03.19 13:41
@up

To jest komputer, nic dziwnego, że podczas pracy stoi i że pokrywa się kurzem o.O

To, że go nie czyszczą i nie traktują jak coś co wymaga sterylności, nie oznacza, że nie jest on wykorzystywany.
Gość IP: 92.17.52.* 2016.03.19 14:27
Wreszcie artykuł o wysokim poziomie! Aż dobrze sie go czytało
Gość IP: 79.189.52.* 2016.03.19 16:26
Świadomość natomiast przefiltrowuje ogrom niepotrzebnej informacji i analizuje te które są najwartościowsze! Na tym polega świadomość.
Gość IP: 37.152.19.* 2016.03.19 18:59
Komentarz został usunięty ze względu na naruszenie zasad serwisu.
Gość IP: 89.68.7.* 2016.03.19 20:11
Gość IP: 37.152.19.* 2016.03.19 12:37

kurz w serwerowni?
powodzenia....

autor niech wskaże jaki to rozwój technologiczny nastąpił dzięki superkomputerom
jakub_1986
jakub_1986 2016.03.20 16:23
Ciekawe ile czasu zajęłoby wykonanie takiego super zadania zwykłemu komputerowi??
acomp
acomp 2016.03.20 20:28
Nie samym chlebem żyje człowiek a więc negując zasadność istnienia takich superkomputerów negujemy istnienie symulacji w opracowywaniu prognoz pogody, medycyny teoretycznej w opracowaniu nowych leków itp
Gość IP: 77.252.200.* 2016.03.22 11:14
GCM to jest General Circulation Model, a nie Global Climate Model, patrz: https://en.wikipedia.org/wiki/General_Circulation_Model
Jeżeli chodzi o Optalysys, to współpracujemy z nimi w ramach ESCAPE (http://www.hpc-escape.eu) :)
AUTOR: jakub korn
DODANO: 19.03.2016
LICZBA WYŚWIETLEŃ: 9692


CENEO Kup najtaniej
ASUS ZENBOOK UX301LA-DE022P ASUS ZENBOOK UX301LA-DE022P
Dostępny w 5 sklepach
Sprawdź CENY tego produktu
CLEANMAXX Mop parowy Cleanmaxx 3w1 8198 CLEANMAXX Mop parowy Cleanmaxx 3w1 8198
Dostępny w 1 sklepach
Sprawdź CENY tego produktu
Skip Hop Mata Piankowa Play Spots Blue/Gold 245002 Skip Hop Mata Piankowa Play Spots Blue/Gold 245002
Dostępny w 6 sklepach
Sprawdź CENY tego produktu
Ten obcy Ten obcy
Dostępny w 37 sklepach
Sprawdź CENY tego produktu


Video
nowe filmy