国家海洋局的超算应用探索

这段时间“南海”问题一度非常紧张，普通大众对于海洋的印象从浪漫之地回归到了国家海洋安全上来。实际上，国家海洋的研究从战略价值至科研价值到开发价值的探索从未停止过。

海洋本身就是一座几乎未开发宝藏，今天我们也只是在用高性能计算探索出了它们中很小部分的秘密。

据国家海洋局第一海洋研究所的刘海行主任介绍：国家物理海洋科研手段之一是海洋环境数据模拟，比如海洋数值模式：根据海洋中的基本物理定律，确定海洋系统中各个成份的性状及其演变的数学方程组，并将其在计算机上实现程序化，它使得海洋科学“可实验”，同时，它也是研究海洋和进行预报预测的核心手段。

上图为：据国家海洋局第一海洋研究所的刘海行主任

海洋数值模式探索的意义

海洋数据模式探索的意义在于：

从理论研究来言，体现了对物理过程认识及应用的水平;

通过观测检测：体现了一个国家的经济发展水平;

数值模式：体现了一个国家的海洋的科学研究能力。

因此，很多国家都高度重视海洋环境数据模拟，国家海洋局第一海洋研究所研发了自身的高效并行海浪数据模式，其具体实现方式为：

非规则类矩形分区方案(二次曲线填充)，降低相邻距离，提高Cache效率，减少邻居数和交换点数;

空间格式序列化内存存储方案，避免计算过程对计算点的判断;

负载接近绝对均衡，各分区计算点数相差。

海洋研究的高标准需求

由于上述高性能计算的复杂性，对计算、存储及科研能力均提出了很高的需求，在计算能力方面，需要：

模式计算：要求8000核，1天可积分3年，1年可积分 1000年;

同化计算：集合调整卡曼滤波，10个集合成员7680核，1天可积分16天;

达到1/32度：计算量至少提高30倍。

在存储需求方面：

模式输出(IO压力)：每次IO压力最少20GB，

达到1/32度。

而在研发能力方面，更是对复合型人才提出了很高的需求：

在模式扩展方面：针对大规模并行计算设计，改进模式代码;

并行方案：针对应用设计，改进网格方案;

工具软件：性能分析，计算优化。

构建海洋环境数值模拟系统

当然，办法总比困难多，国家海洋局最终建立起三维、动态、实时、精准的海洋环境数值模拟系统，以创新的数字化技术加速海洋研究和海洋资源的开发利用。借助于高性能计算平台所提供的领先性能和统一编程模型，将处理器与通用x86结构体系进行了完美整合，从而构建出海洋环境数值模拟系统，通过更快速的数据分析为实时监测海洋环境数据提供强劲的计算引擎与坚实的创新基石。

相信未来不久，汹涌的海浪潮涌，通过高性能计算技术我们会获得更多关于海洋的奥秘!

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本文转自d1net（转载）

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