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揭秘冬奥会气象预测背后的黑科技

来源:电子信息(xi)产业网 中国电子报

你知道(dao)气象(xiang)环境对(dui)运(yun)动员(yuan)在赛场上的(de)发挥影(ying)(ying)响有多(duo)大吗?以自由式滑雪(xue)空中技巧赛为例,男子运(yun)动员(yuan)的(de)时速需要(yao)达到70迈才能(neng)(neng)够完成特定难度(du)(du)的(de)技术动作,多(duo)一迈、少(shao)一迈,都(dou)会(hui)直(zhi)接影(ying)(ying)响这一跳的(de)成功率。一次小小的(de)失误都(dou)有可能(neng)(neng)危及(ji)运(yun)动员(yuan)的(de)生(sheng)命(ming)安(an)全。而赛道(dao)上的(de)风向、风速、温度(du)(du)、湿度(du)(du)、能(neng)(neng)见度(du)(du)等诸多(duo)气象(xiang)因素不(bu)仅会(hui)影(ying)(ying)响到身体机能(neng)(neng),还(hai)会(hui)带来心理(li)情绪上的(de)波动,最终对(dui)比赛结(jie)果产生(sheng)不(bu)同程(cheng)度(du)(du)的(de)影(ying)(ying)响。

尤其在冬奥会(hui)赛场上(shang),滑冰、滑雪(xue)、雪(xue)橇等众(zhong)多(duo)项(xiang)目都需要在户外雪(xue)地中进行,气象环境对运(yun)动员(yuan)的(de)发挥影响更为显著。如果能(neng)够提前掌(zhang)握(wo)这些气象信息,教练员(yuan)就可(ke)以(yi)为运(yun)动员(yuan)及时调整(zheng)策略(lve)与战术安排,运(yun)动员(yuan)也(ye)更有把握(wo)发挥出更高(gao)的(de)水平。因此,冬奥会(hui)气象服务在预报时间(jian)上(shang)要精(jing)准到分钟级别,预报区域要精(jing)细(xi)到百米(mi)级别。

在北(bei)京(jing)冬奥(ao)会(hui)赛(sai)场内,尤其(qi)是赛(sai)道(dao)出(chu)发点、起跳点、结束点等重要位置,随处可(ke)见(jian)联(lian)想高性能计(ji)算团队协助(zhu)北(bei)京(jing)气(qi)(qi)象局气(qi)(qi)象保障团队布置的(de)用于实时(shi)(shi)采集、定时(shi)(shi)传(chuan)输数(shu)据的(de)自(zi)动气(qi)(qi)象站。赛(sai)场周边(bian)也可(ke)以看到很多已建或新建的(de)监测点。超(chao)级(ji)计(ji)算机(ji)会(hui)把这些移动监测设(she)备实时(shi)(shi)回传(chuan)的(de)动态(tai)气(qi)(qi)象监测信息经过统一梳理后,与(yu)常规气(qi)(qi)象数(shu)据进(jin)行组合,模拟出(chu)未(wei)来一段时(shi)(shi)间某一地区的(de)天(tian)气(qi)(qi)气(qi)(qi)候模型,从而(er)为气(qi)(qi)象预报提供精准依据。

据介绍,张(zhang)家口崇礼和北京延庆是冬(dong)奥(ao)会(hui)历史上首(shou)个位于(yu)大陆性季风(feng)(feng)气(qi)候带(dai)的(de)赛区,气(qi)温(wen)更(geng)(geng)低、日夜(ye)温(wen)差大,风(feng)(feng)速更(geng)(geng)大、风(feng)(feng)向更(geng)(geng)替明(ming)显,这(zhei)对气(qi)象预报(bao)的(de)精(jing)准性、及时性提出了很高(gao)的(de)要求和挑战。而从联想在北京冬(dong)奥(ao)会(hui)中(zhong)递交(jiao)的(de)模(mo)拟结果来(lai)看,预报(bao)结果覆盖了所有场(chang)馆范围未(wei)来(lai)24小(xiao)时内、精(jing)确到(dao)每百(bai)米的(de)气(qi)象预测。相(xiang)较于(yu)2018年冬(dong)奥(ao)会(hui)每隔15分钟(zhong)更(geng)(geng)新一次的(de)数据,2022年冬(dong)奥(ao)会(hui)的(de)气(qi)象预报(bao)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)每隔10分钟(zhong)更(geng)(geng)新一次,部分甚至(zhi)可(ke)以(yi)做(zuo)到(dao)每分钟(zhong)更(geng)(geng)新,达到(dao)了冬(dong)奥(ao)会(hui)赛事服(fu)务史上的(de)最高(gao)标准。

如此(ci)高(gao)标准的(de)(de)气(qi)象(xiang)服(fu)务(wu)背(bei)后(hou)离(li)不开高(gao)性能(neng)计算(suan)(suan)(suan)技术(shu)的(de)(de)支撑。此(ci)次联想(xiang)为(wei)北京气(qi)象(xiang)局搭建的(de)(de)800台高(gao)性能(neng)计算(suan)(suan)(suan)系(xi)统(tong),满足7*24小时无休的(de)(de)天气(qi)、气(qi)候及环(huan)境气(qi)象(xiang)业(ye)务(wu)应用需(xu)求,兼顾试验和业(ye)务(wu)研发(fa)的(de)(de)应用需(xu)求,实现(xian)了气(qi)象(xiang)预报的(de)(de)大升(sheng)级。联想(xiang)集团基础设施方案业(ye)务(wu)技术(shu)顾问李鑫介绍(shao)称(cheng),联想(xiang)高(gao)性能(neng)计算(suan)(suan)(suan)系(xi)统(tong)具有(you)2.69PF的(de)(de)计算(suan)(suan)(suan)能(neng)力。举个简单的(de)(de)例子,联想(xiang)升(sheng)腾X9000在 1分钟的(de)(de)运算(suan)(suan)(suan)成果,换到(dao)家用双(shuang)核计算(suan)(suan)(suan)器计算(suan)(suan)(suan)则(ze)需(xu)要(yao)1年的(de)(de)时间。目前该系(xi)统(tong)已应用于(yu)教育、科研、能(neng)源、制造、医疗、金融等多(duo)个领域,受到(dao)了行业(ye)用户的(de)(de)高(gao)度(du)认(ren)可。

然而,高性能(neng)(neng)(neng)(neng)计算所(suo)带来(lai)的(de)(de)巨大(da)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗问题一直以(yi)(yi)来(lai)都(dou)是(shi)(shi)业界(jie)关注的(de)(de)焦点。依托自主研(yan)发的(de)(de)温水水冷(leng)技术(shu),联想高性能(neng)(neng)(neng)(neng)计算的(de)(de)在算力提升20倍的(de)(de)同(tong)时,能(neng)(neng)(neng)(neng)耗却比以(yi)(yi)往降低了(le)(le)42%,为冬奥会增(zeng)添了(le)(le)“绿色、低碳”的(de)(de)标签。李鑫(xin)表示(shi),其(qi)核心技术(shu)原理是(shi)(shi)利(li)用(yong)纯净水作为冷(leng)媒,采用(yong)间接式(shi)液冷(leng)方式(shi)对计算机服务器进行冷(leng)却,热量还可循(xun)环利(li)用(yong)。与(yu)普通的(de)(de)风冷(leng)系统PUE2.0相比,联想PUE(数据(ju)中心总(zong)能(neng)(neng)(neng)(neng)耗/IT设(she)备能(neng)(neng)(neng)(neng)耗)可以(yi)(yi)做到1.2甚至(zhi)1.1以(yi)(yi)内,即1度电用(yong)于计算,只要0.1度电或者(zhe)是(shi)(shi)0.2度电用(yong)于散热,能(neng)(neng)(neng)(neng)源再(zai)利(li)用(yong)效率(lv)ERE达到了(le)(le)业界(jie)领先。

据他介绍,该温水水冷技术方案已经在马拉西(xi)亚气象局(ju)、瑞典于(yu)默奥(ao)大学(xue)北(bei)部高性能计算(suan)中心(xin)、哈佛(fo)大学(xue)文理学(xue)院计算(suan)中心(xin)、维(wei)也(ye)纳科(ke)学(xue)集(ji)群、德国莱布(bu)尼茨高性能计算(suan)中心(xin)、北(bei)京大学(xue)高性能计算(suan)系统“未名(ming)1号(hao)”等多领(ling)域实现了广泛应用(yong),创造了节能减(jian)排、低(di)碳环保的全(quan)球行业价值。

高性能计算(suan)技(ji)术与温水水冷技(ji)术犹如“两架(jia)马车(che)”并驾齐驱(qu),为冬(dong)奥(ao)会(hui)(hui)气(qi)(qi)象预(yu)(yu)测(ce)提供了重要保障。当下,北京(jing)冬(dong)奥(ao)会(hui)(hui)气(qi)(qi)象保障服务(wu)(wu)(wu)(wu)正(zheng)在紧锣密鼓地(di)部(bu)署(shu)中。据北京(jing)市气(qi)(qi)象局(ju)介绍,目前已建成三(san)维、秒级、多要素的(de)冬(dong)奥(ao)气(qi)(qi)象监测(ce)网(wang)络和(he)分钟级、百米级的(de)预(yu)(yu)报服务(wu)(wu)(wu)(wu)系(xi)统。冬(dong)奥(ao)气(qi)(qi)象服务(wu)(wu)(wu)(wu)保障团队(dui)队(dui)员邱贵强称:“我们(men)将(jiang)抓住最(zui)后一次练兵机会(hui)(hui),摩拳擦掌,期(qi)待(dai)2022年能够(gou)把最(zui)完美的(de)气(qi)(qi)象服务(wu)(wu)(wu)(wu)写在海陀(tuo)山(shan)赛道上。”