Теорията на вероятностите прогноза за утре, науката и живота

Теорията на вероятностите прогноза за утре

Компютърен център на Roshydromet преход към модерна компютърна технология.

Може да се каже със сигурност, че всеки от нас поне веднъж на ден се интересуват от прогнозата за времето. Все пак, не всеки знае, че в скромен брой на температура и скорост на вятъра са най-сложните математически изчисления.

В началото на ХХ век. Английски учен Lyuis Fray Ричардсън предполага, че с помощта на диференциални уравнения на хидродинамиката системи могат да се изчисли поведението на въздушните маси. Въпреки това, според оценките си, за да има време да се направи необходимото време за изчисление, няколко хиляди души излязоха - докато всички изчисления се извършват с помощта на сметачна машина или дори ръчно.

Интересни съдбата на тези произведения. След като научава, че армията използва ги измислил методи за изчисляване на ефективността на използването на отровни газове, Ричардсън напусна метеорология и унищожена тяхната работа. В следващите десетилетия комплекс числена прогноза модел е разработен въз основа на изчисления на Ричардсън - математическите формули, които да вземат предвид всички известни физични закони, които регулират атмосферните явления.

През последните години, хидрометеорологични науката е постигнала голям напредък в способността да се предскаже природни бедствия. Например, регионалните модели, разработени в Roshydromet, ние можем да прогнозират атмосферни фронтове и циклони, проливни дъждове, градушка, сняг, силен вятър и други неприятни събития в скали от минути до дни, а с разделителна способност от няколко километра.

Следващата стъпка - създаването на сложни модели на нашата планета, които ще се вземат предвид не само физически, но и химични и биологични процеси на атмосферата, океаните и почвата, както и тяхното взаимодействие нелинейна. Модели от този тип могат да бъдат наречени климатични модели и новото поколение на климата, както и с тяхна помощ, планирани да се създаде система за "безпроблемно" предсказание на интервали от няколко минути до няколко десетки години. Въпреки това, за изчисляване на сложни модели на мощност, налична компютърна система не е достатъчно, така че е взето решение да се модернизира.

Първата стъпка от програмата за модернизация беше монтирането на нов 15-teraflopsnogo клъстер (в края на годината се планира да увеличи мощността до 30 терафлопа), на базата на усъвършенствана архитектура на РСК-Tornado. Тя се състои от 96 процесори, всеки от които - два Intel Xeon процесор 5680 с работна честота от 3.33 GHz, 48 GB памет и SSD твърд диск. Отличителната черта на този комплекс - течна охлаждаща система, която за първи път в света се използва за системи на базата на процесор Xeon. Благодарение на това охлаждане, прекарано максимум 5,7% от общата енергийна система, и тя наистина записва за компютърни системи от този клас. (И все пак пусна този компютър топлина ще бъде достатъчно, за да ври за барел на вода!) В допълнение, новият клъстер със системата за охлаждане заема много малко място от по-стара своя "колега" и изследвани система опаковка, която може да бъде заменен бързо в случай на авария , както и самите модули (и не изисква изключване), както и процесорите и паметта в модула.

Тъй като новата изчислителна мощност може да ви помогне да се предскаже времето? Прогнозата ще бъде точна, или можете веднага да се изчисли времето за следващата година? Тези въпроси може да се отговори с "да и не". Факт е, че не винаги е възможно да се предскаже точно времето в който и да е определено място в определено време. Природата е твърде сложен и значителното въздействие, което оказва върху самия човек, така че да се симулира поведението на въздушни маси с абсолютна точност, дори и с помощта на най-модерните модели, е почти невъзможно. Но е възможно да се изчисли вероятността за прогнозата. Казано по-просто, прогнозата ще бъде: слънчево, без валежи, с вероятност от 95%. И след като става ясно, дали да се доверите тази прогноза или все още вземете чадър за всеки случай - ако вероятността на прогнозата ще бъде ниска. Имаме нужда от малко време за решаване на система от уравнения с помощта на различни алгоритми, или леко се променя първоначалните данни за изчисляване на вероятности. Сравнявайки резултатите, ние можем да се оцени точността на прогнозата. Оказва се, че размерът на изчисление се увеличава няколко пъти, така че вероятностни прогнози за времето изисква увеличаване на изчислителната мощност, твърде много пъти.

Най-напредналите компютърни технологии позволява да се спестят милиарди рубли - такива поръчки очакваните загуби от природни бедствия - и спаси скъпоценни животи.

Снимките (отгоре надолу): ситуационен център Hydromet; Нова Cluster RSC Tornado; модула компютри; част от една стара компютърна система.