STINFO SỐ 12 2015 Không gian công nghệ 30 Tính toán hiệu năng cao giúp dự báo thời tiết sớm MI HOÀNG Nhờ áp dụng công nghệ máy tính và tính toán hiệu năng cao, các nhà khí tượng Việt Nam đã dự[.]
Khơng gian cơng nghệ Tính tốn hiệu cao giúp dự báo thời tiết sớm MI HOÀNG Nhờ áp dụng cơng nghệ máy tính tính tốn hiệu cao, nhà khí tượng Việt Nam dự đốn thời tiết xác lên đến tháng dự báo bão sớm 48 trước bão ập đến Dự kiến, siêu máy tính cịn giúp giải đáp vấn đề “siêu hóc búa” giao thông ngập lụt TP.HCM Cách để giải tốn khó Khoa học tính toán (KHTT) xem bốn cột trụ lĩnh vực khám phá tri thức, góp phần đáng kể cách mạng khoa học kỹ thuật Nhiều tốn thực tế khơng thể giải lý thuyết hay thực nghiệm, KHTT, đặc biệt tính toán hiệu cao (HPC) trở thành giải pháp khả thi Nghiên cứu IDC cho thấy, doanh nghiệp sử dụng HPC, có đến 97% đánh giá HPC cần thiết cho công việc cần tiếp tục sử dụng Theo báo cáo Dự báo nhu cầu HPC tồn cầu đến năm 2020 cơng ty Reportlinker thị trường HPC dự kiến tăng từ 4,37 ti USD (2015) lên đến 10,83 tỷ USD (2020), với tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 19,9% Các công ty lớn lĩnh vực IBM Corporatio, Microsoft Corporation, Google, Dell, Amazon,… Quốc gia đứng đầu giới công nghệ HPC Trung Quốc, với máy tính hiệu cao mạnh Thiên Hà (có 3.120.000 nhân xử lý) Đứng thứ nhì Mỹ, với Titan trang bị 560.640 nhân xử lý Quốc gia Đông Nam Á lọt vào top 500 quốc gia mạnh HPC Malaysia Thị trường HPC phát triển mạnh nhiều yếu tố, chẳng hạn cần thiết phải quản lý ứng dụng phức tạp, xu hướng liệu lớn (big data), việc áp dụng mơ hình trả tiền theo GS TS Nguyễn Kỳ Phùng, Viện trưởng Viện Khoa học Công nghệ Tính toán Sự phát triển của công nghệ máy tính và thông tin đã góp phần tăng cường vai trò của KHTT nghiên cứu khoa học, đào tạo và triển khai ứng dụng một cách đáng kể vài thập niên vừa qua 30 nhu cầu HPC dùng để giải tốn phức tạp lĩnh vực thời tiết, khoa học nano, lượng, khoa học y sinh, Theo PGS TS Huỳnh Kim Lâm (Đại học Quốc tế - ĐHQG TP HCM), Thành phố ứng dụng HPC để giải tốn khó ngập lụt, triều cường, quy hoạch đô thị, giao thông, TP HCM có bước tiến việc xây dựng hệ thống HPC Năm 2012, ĐHQG TP HCM, Công ty Intel Ủy ban Nhân dân TP HCM ký kết ghi nhớ năm 2015 thức tiến hành xây dựng hệ thống HPC để giải tốn lớn ngập lụt giao thơng Hiện số hệ thống HPC ứng dụng Viện KH&CN Tính tốn với 186 chip xử lý, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn Biến đổi khí hậu với 300 chip xử lý, Đại học Bách khoa – ĐHQG TP HCM với hệ thống cũ có 80 chip xử lý hệ thống mạnh hệ thống cũ 25 lần Khoa học kỹ thuật tính tốn ứng dụng ngày nhiều thiếu nhiều lĩnh vực từ khoa học kỹ thuật đến ứng dụng đời sống PGS TS Thoại Nam – Đại học Bách khoa TP.HCM (Đại học Quốc gia TP.HCM) HPC thay đổi cách dự báo khí tượng Việt Nam Khoa học kỹ thuật tính tốn ứng dụng ngày nhiều thiếu nhiều lĩnh vực từ khoa học kỹ thuật đến ứng dụng đời sống Theo TS Hoàng Đức Cường ThS Dư Đức Tiến, Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn (KTTV) Trung ương dự báo chuyển động khí hệ phương trình ngun thủy NavieStroke học chất lỏng gồm STINFO SỐ 12 - 2015 Khơng gian cơng nghệ phương trình với biến (liên quan đến gió, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm mật độ khí quyển) Kết mơ hình trị dùng để tham khảo cơng tác dự báo thời tiết từ 1-15 ngày sau Ngoài ra, dự báo chuyển động thủy văn thủy triều, nước dâng bão, sóng, dịng chảy sơng hay biển thực dựa mơ hình dự báo số trị khác nhau, có xem xét phân bố theo không gian thời gian đặc điểm tự nhiên yếu tố KTTV tồn khu vực Một số sản phẩm mơ hình thủy văn thơng số phân bố nhằm dự báo thời tiết sử dụng dự báo thủy văn Việt Nam WEB-DHM, IFAS (Nhật), WESPA (Bỉ), MARINE (Pháp), DIMOSOP (Ý), VIC (Mỹ), BTOPMODEL (Thụy Điển),… Tuy nhiên, ThS Dư Đức Tiến cho biết, toán theo không gian thời gian chiều nên xử lý tính tốn theo điểm lưới không đảm bảo thời gian cần kết thúc tốn nghiệp vụ Bên cạnh đó, việc phát triển mơ hình hệ thống tổ hợp để cung cấp thêm thơng tin xác suất dự báo mơ hình cần chạy song song với Việc ứng dụng HPC triển khai từ năm 1999 Việt Nam nhằm dự báo KTTV có nhiều cải tiến trước đưa dự báo sớm xác Mơ hình khu vực HRM (High resolution Regional Model: mơ hình dự báo thời tiết khu vực phân giải cao) Tổng cục Khí tượng Đức triển khai khoa Khí tượng Thủy văn Hải dương học (Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội) vào năm 2000 Mơ hình vận hành hệ thống máy Sun gồm chip tính tốn ThS Dư Đức Tiến trình bày ứng dụng HPC dự báo KTTV Ảnh: H.M song song, tảng chia sẻ nhớ Open-MP Từ năm 2000 đến năm 2001, Viện Toán Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam cải tiến hệ thống mô hình HRM, lập trình lại phần tính tốn song song sang dạng chuẩn MPI (Message Passing Interface) để phù hợp với lớp máy Linux dạng bó Phiên thức HRM-MPI cài hệ máy bó PC nhân từ tháng 5/2002 Được biết, sau phiên Việt hóa này, Tổng cục Khí tượng Đức Bản đồ dự báo thời tiết Nguồn: Trung tâm Dự báo mã hóa lại HRM KTTV Trung ương cung cấp cho cộng đồng sử dụng năm sau Nhờ hệ thống sử dụng phần mềm chuyên nghiệp này, Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn cho việc vận hành quản trị HPC, Biến đổi khí hậu ứng dụng ngành KTTV Việt Nam thực dự báo mưa lớn bão khoảng mơ hình dự báo phi tĩnh phân giải – 25 km Đến năm 2004, nhờ sử dụng cao (2-5 km) có khả mơ hệ thống tảng MPI với biên dịch dự báo tốt tượng thời tiết từ quy PGI (Portland Group, Inc.) hệ mô vừa đến quy mô siêu lớn, đặc biệt máy tính song song gồm máy tính tượng thời tiết nguy hiểm với cấu hình khác đề tài GS mưa lớn, dông, bão khu vực Biển Đông TS Trần Tân Tiến Đại học Khoa học Tự Hệ thống cịn có khả dự báo nhiên Hà Nội, Việt Nam nghiên tổ hợp ngắn hạn dài hạn cho khu vực cứu mưa lớn Năm 2013, với mơ hình Việt Nam tốn biến đổi khí WRF (Weather Reseach and Forecast), hậu sở mơ hình khí hậu khu vực, Trung tâm Dự báo KTTV Trung ương mơ hình khí hậu tồn cầu dự báo tình hình thời tiết trước ThS Dư Đức Tiến cho biết “phương ngày, với mơ hình RSM (Regional pháp dự báo số trị Simulation Model) dự báo mùa phương pháp khu vực trước tháng Đến năm toán dự báo thời tiết 2014, việc sử dụng phần cứng hỗ trợ biến đổi khí hậu Sự phát triển to lớn dạng infinity-band cho tốc độ trao đổi lĩnh vực tính tốn mang lại lên đến 40 Gbps thay giao thức thơng hiệu rõ rệt việc ứng dụng thường với tốc độ trao đổi Gbps vào toán dự báo thời tiết, nhờ Dự kiến giai đoạn 2015 – 2020, hỗ trợ dự báo quỹ đạo bão ảnh trang bị hệ thống HPC vào khoảng 100 hưởng đến Việt Nam từ mơ hình WRF – 200 TFLOPS(1) dựa tảng máy với đầu vào từ mơ hình GFS (Global tính bó cụm, sử dụng cơng nghệ đặc Forecasting System) trước 48 biệt cho tốn tính tốn song song thay 24 vào năm 2008” (1): Khả tính tốn siêu máy tính đo FLOPS (FLoating Point Operations Per Second - phép tính dấu chấm động thực giây) Hệ thống HPC thường có hiệu lớn TFLOPS (Tera Floating-Point Operations Per Second) (tức 1012 FLOPS) Một số siêu máy tính làm việc với hiệu lớn PFLOPS (Peta Floating - Point Operations Per Second) (tức 1015 FLOPS) STINFO SỐ 12 - 2015 31 ... Gbps vào toán dự báo thời tiết, nhờ Dự kiến giai đoạn 2015 – 2020, hỗ trợ dự báo quỹ đạo bão ảnh trang bị hệ thống HPC vào khoảng 100 hưởng đến Việt Nam từ mơ hình WRF – 200 TFLOPS(1) dựa tảng