NVIDIA 助力支援全球頂尖天氣預報超級電腦

作者 NVIDIA Developer

說到天氣預報,人們可能會想到出現在地方新聞上的衛星影像,不過另一項超級運算技術倒是改變了預報和模擬天氣這件事。

在運算天氣和氣候模型時,需要投入大量運算資源與數據。預報品質取決於模型的複雜性和高解析度,超級電腦的效能決定了解析度,而互連技術是否能夠在運算資源之間,以具擴充性的方式快速有效地移動資料,成就了超級電腦的性能。

因此許多全球頂尖的氣象服務機構都選擇使用 NVIDIA Mellanox InfiniBand 網路,以加快其超級運算平台的執行速度,這些機構包括西班牙國家氣象局、中國氣象局、芬蘭氣象局、 NASA 及荷蘭皇家氣象研究所。

InfiniBand 在技術方面的優勢,使其成為氣候研究與天氣預報應用的業界標準,相較於其它互連技術, InfiniBand 的效能表現、擴充性及彈性都更為優秀。

北京市氣象局選用 200 Gigabit HDR InfiniBand 互連技術來加快該機構新建超級運算平台的執行速度,這個平台將用於加強天氣預報品質、提高氣候和環境研究水準,以及滿足 2022 年北京冬奧會的天氣預報資訊需求。

法國氣象局選擇使用 HDR InfiniBand 技術來加快該機構兩全新大型超級電腦的執行速度。該局為運輸、農業、能源及許多其它產業的公司,以及大批媒體管道和全球體育文化活動提供天氣預報服務。該局擁有的其中一套系統首度登上本月出爐的 TOP500 排行榜。

法國氣象局高效能運算專案經理 Alain Beuraud 說:「我們多年來一直在使用 InfiniBand 技術,以最有效率及具擴充性的方式來連接我們的超級運算平台,讓我們能夠進行高效能的天氣研究及預報模擬作業。我們很高興能夠利用 HDR InfiniBand 在技術方面的優勢、其 In-Network Computing 加速引擎、極低的延遲性及先進的路由功能,以支持我們的下一個超級運算平台。」

歐洲中期天氣預報中心( ECMWF )同樣使用 HDR InfiniBand 技術來加快該中心新款超級電腦的執行速度。將於今年進行部署的這套超級電腦系統,將用於支持歐洲三十餘國的天氣預報和預測研究人員,同時把該中心的天氣和氣候研究運算能力提高五倍,成為地表上最強大的氣象超級電腦之一。

新平台將能夠在不到一小時的時間內,運行解析度高出近兩倍的精密概率天氣預報,提高監控與預測日益嚴重之天氣現象的能力,協助歐洲各國更進一步保障人民的生命財產安全。

歐洲中期天氣預報中心主任 Florence Rabier 說:「我們需要握有最佳的超級運算能力與技術,以進行數值天氣預報活動。新的超級運算能力讓我們能夠在不到一小時內,執行更高解析度的預報運算作業,得到品質更佳的天氣預報結果。」

他又說:「政府與社會不斷努力排除日益惡劣的天氣所造成的影響,我們也很自豪能夠靠著一具將能源使用效率發揮到極限的超級電腦。」

NVIDIA Mellanox 網路技術團隊也跟德國氣候運算中心合作優化 ICON 應用專案的效能,這是一項多階段合作案中的第一個專案。馬克斯.普朗克氣象研究所( Max-Planck-Institut f ü r Meteorologie )與德國國家氣象局( DWD )聯合開發出 ICON 這個統一的天氣預報和氣候模型。

該團隊優化 ICON 應用項目的資料交換模組,以利用 InfiniBand 技術的優勢,將應用程式的整體效能提高了近 20%。

InfiniBand 的設計以四個原則為基礎:可以運行各網路引擎的智慧端點設計、專為規模化而設計的軟體定義交換機網路、從單一地點操控網路的集中化管理,以及確保向前和向後相容的標準技術,同時支援開放源碼技術和開放 API 。

正是這些原則讓 InfiniBand 提供了最佳的網路效能、極低的延遲性和高資訊傳輸速率。 InfiniBand 是目前市場上唯一達到 200Gb/s 的高速互連技術,先進的端到端適應性路由、壅塞控制與服務品質,提供最高的網路運行效率。

預估今年會有更多全球頂尖的天氣與氣候研究機構宣佈採用 HDR InfiniBand 技術的新款超級運算平台。在此同時,更深入瞭解 NVIDIA Mellanox InfiniBand HPC 技術的資訊。