IdőjOS I.
időjárás, klimatológia, program, Szentpétervár, szuperszámítógép, 2007. augusztus
Mindig érdekeltek azok a témakörök, amelyek első ránézésre vagy érdektelenek, vagy ellentmondásosak, vagy teljesen érthetetlenek. Mivel volt is és van is szerencsém elég közelről nézni ahogy napról-napra egyre jobban kötnek be a Mátrixba bennünket, gondoltam megosztom egyik ilyen abszurd IT-élményem.
Honnan közelítsem? TeraFlopsok, GigaRAMok? Százmilliónyi adóforintok? Megelőzhető augusztus huszadiki tragédiák? Egy 20 éve elavult progamozási nyelven írodott program? Csodálatos parciális differenciálegyenletek? Esetleg H. Bóna Márta néni esete "Eduscho Szilárd"-dal? Mivel korábban több helyen is megjelent már a témában írás, ezért egy picit talán mindegyikkel.
Az időjárás megfigyelése, előrejelzésének kísérlete, ciklusainak dokumentálása gyakorlatilag egyidős az emberiséggel, gondoljunk itt akár a mezopotámaiai, egyiptomi, vagy az ázsiai, dél-amerikai kultúrákra, azok kialakulásának földrajzi helyére. A predikció fontosságára jellemző, hogy történelmünk során többször játszott döntő szerepet az aktuális időjárás, megint csak jusson eszünkbe a mocsaras Mohács, vagy akár a második világháborúban a jéggé fagyott Néva folyó Szentpéterváron...
A legközelebbi múltra visszatekintve pedig elmondható, hogy a huszadik és a huszonegyedik században talán minden korábbinál fontosabbá vált az előrejelzés (szinoptika), mivel a mezőgazdaságilag megművelt-művelendő terület nagysága, ezzel pedig az emberiség lélekszáma rohamos mértékben megnőtt.
A szinoptikával gyakorlatilag egyidősek a dokumentált időjárási paraméterek, illetve az előrejelzéshez használt modellek. Ma, 2007-ben sincs ez másként, csupán a meglévő modellek alapján az adatok feldolgozását immár számítógépek végzik. Szuperszámítógépek. Magyarországon a jelenleg üzemben lévő egyik legnagyobb számítási teljesítménnyel bíró rendszert az Országos Meteorológiai Szolgálat használja, ennek rövid bemutatására vállalkozom. Az aktualitást augusztus huszadika adja, amely az államalapítás, a kenyérünnep és a Szent Jobb körmenet mellett lassan hagyományteremtően zivataros nap is egyben.
2006 januárjában Atlantában rendezték az Amerikai Meteorológiusi Társaság 86. találkozóját, ahol új, minden korábbinál részletesebb és összetettebb előrejelzési modellek kidolgozásáról, illetve bevezetéséről is szó volt. Ez idő tájt jelentette be az OMSZ, hogy egy több, mint kettőszáz-millió (!) forintos közbeszerezési eljárás lezárásával egy vadonatúj Silicon Graphics International (SGI) Altix 3700 Bx2 típusú szuperszámítógépet várásolt.
Mitől szuperszámítógép? Nos, az OMSZ részére leszállított Altix rendszer összesen jelenleg 152 darab Intel Itanium 2 processzorral és 304GB memóriával rendelkezik, számítási teljesítménye pedig egészen lenyűgöző: kb. 930GFlops, azaz 930 milliárd ún. lebegőpontos számítási művelet másodpercenként, ezzel a rendszer egyébként régiónkban az élmezőnybe tartozik. A rendszer egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy a Novell Suse Enterprise 9 operációs rendszer révén ún. osztott memóriás platformként működik, vagyis a memóra egy globális területként hozzáférhető a bonyolultabb alkalmazások futtatásakor.
Miért szükséges ez a szuperszámítógép? A rövid és ultra-rövidtávú (körülbelül 36-48 órás, illetve 12 órás) előrejelzések fontosságának növekedésével az OMSZ szakemberei a 2005-ben rendelkezésükre álló IBM Regatta servernél hosszú távon is jobban skálázható rendszert kerestek, az SGI meggyőző fölénnyel nyert több szempont szerint is.
Mire használnak ekkora teljesítményt? A légköri jelenségek (frontok, ciklonok) determinisztikusak, azaz a fizika törvényeivel, matematikai egyenletekkel viszonylag pontosan leírhatók. A pontos kiinduló állapot ismeretében – elvben – tökéletesen előrejelezhetőek. Amiért az extrém számítási kapacitásra szükség van az az a tény, hogy a légköri egyenletrendszer egyrészről igen bonyolult (közelítő megoldása – ugyanis analitikus megoldás nem létezik – rendkívül sok művelet végrehajtásával jár), másrészről pedig igen sok pontban (rácspontban) és lépésenként (időlépcsőnként) kerül megoldásra. A különböző modellek alapvetően a figyelembe vett adatok típusában, az úgynevezett mintavételezési rács sűrűségében, illetve a légköri egyenletrendszer közelítő megoldási módszerében térnek el egymástól. Az előrejelzési folyamatban egyébként a teljes Kárpát-medence adatai (földfelszíni állomások mérési eredményei, a légkör függőleges állapotának adatai, radar információk, műholdfelvételek stb.) kerülnek be a numerikus, ún. Aladin modellbe, melynek futtatását naponta négy alkalommal végzik az OMSZ szakemberei.
Az időjárási rendszerek másik "rossz tuljadonsága", hogy az úgynevezett kaotikus rendszerek tulajdonságával bír, azaz az előrejelzés készítéséhez szükséges kiindulási állapotban történt legkisebb eltérés is hatalmas változásokat eredményezhet később. Ennek is megvan magunk számára az előnye, például az úgynevezett valószínűségi modellek futtatásakor. Tehát ha mondjuk arra vagyunk kíváncsiak, hogy mekkora az esélye annak, hogy augusztus huszadikán este öt, hat, vagy hét órakor vonul át Budapest felett a zivatar. Ezekben az esetekben a modelleket többször is, akár tízszer, húszszor, százszor is le kell futtatni úgy, hogy a kiinduló értékekben mindig minimális változtatást tesznek és vizsgálják, hogy az így kapott előrejelzések milyen mértékben térnek el egymástól.
Honnan közelítsem? TeraFlopsok, GigaRAMok? Százmilliónyi adóforintok? Megelőzhető augusztus huszadiki tragédiák? Egy 20 éve elavult progamozási nyelven írodott program? Csodálatos parciális differenciálegyenletek? Esetleg H. Bóna Márta néni esete "Eduscho Szilárd"-dal? Mivel korábban több helyen is megjelent már a témában írás, ezért egy picit talán mindegyikkel.
Az időjárás megfigyelése, előrejelzésének kísérlete, ciklusainak dokumentálása gyakorlatilag egyidős az emberiséggel, gondoljunk itt akár a mezopotámaiai, egyiptomi, vagy az ázsiai, dél-amerikai kultúrákra, azok kialakulásának földrajzi helyére. A predikció fontosságára jellemző, hogy történelmünk során többször játszott döntő szerepet az aktuális időjárás, megint csak jusson eszünkbe a mocsaras Mohács, vagy akár a második világháborúban a jéggé fagyott Néva folyó Szentpéterváron...
A legközelebbi múltra visszatekintve pedig elmondható, hogy a huszadik és a huszonegyedik században talán minden korábbinál fontosabbá vált az előrejelzés (szinoptika), mivel a mezőgazdaságilag megművelt-művelendő terület nagysága, ezzel pedig az emberiség lélekszáma rohamos mértékben megnőtt.
A szinoptikával gyakorlatilag egyidősek a dokumentált időjárási paraméterek, illetve az előrejelzéshez használt modellek. Ma, 2007-ben sincs ez másként, csupán a meglévő modellek alapján az adatok feldolgozását immár számítógépek végzik. Szuperszámítógépek. Magyarországon a jelenleg üzemben lévő egyik legnagyobb számítási teljesítménnyel bíró rendszert az Országos Meteorológiai Szolgálat használja, ennek rövid bemutatására vállalkozom. Az aktualitást augusztus huszadika adja, amely az államalapítás, a kenyérünnep és a Szent Jobb körmenet mellett lassan hagyományteremtően zivataros nap is egyben.
2006 januárjában Atlantában rendezték az Amerikai Meteorológiusi Társaság 86. találkozóját, ahol új, minden korábbinál részletesebb és összetettebb előrejelzési modellek kidolgozásáról, illetve bevezetéséről is szó volt. Ez idő tájt jelentette be az OMSZ, hogy egy több, mint kettőszáz-millió (!) forintos közbeszerezési eljárás lezárásával egy vadonatúj Silicon Graphics International (SGI) Altix 3700 Bx2 típusú szuperszámítógépet várásolt.
Mitől szuperszámítógép? Nos, az OMSZ részére leszállított Altix rendszer összesen jelenleg 152 darab Intel Itanium 2 processzorral és 304GB memóriával rendelkezik, számítási teljesítménye pedig egészen lenyűgöző: kb. 930GFlops, azaz 930 milliárd ún. lebegőpontos számítási művelet másodpercenként, ezzel a rendszer egyébként régiónkban az élmezőnybe tartozik. A rendszer egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy a Novell Suse Enterprise 9 operációs rendszer révén ún. osztott memóriás platformként működik, vagyis a memóra egy globális területként hozzáférhető a bonyolultabb alkalmazások futtatásakor.
Miért szükséges ez a szuperszámítógép? A rövid és ultra-rövidtávú (körülbelül 36-48 órás, illetve 12 órás) előrejelzések fontosságának növekedésével az OMSZ szakemberei a 2005-ben rendelkezésükre álló IBM Regatta servernél hosszú távon is jobban skálázható rendszert kerestek, az SGI meggyőző fölénnyel nyert több szempont szerint is.
Mire használnak ekkora teljesítményt? A légköri jelenségek (frontok, ciklonok) determinisztikusak, azaz a fizika törvényeivel, matematikai egyenletekkel viszonylag pontosan leírhatók. A pontos kiinduló állapot ismeretében – elvben – tökéletesen előrejelezhetőek. Amiért az extrém számítási kapacitásra szükség van az az a tény, hogy a légköri egyenletrendszer egyrészről igen bonyolult (közelítő megoldása – ugyanis analitikus megoldás nem létezik – rendkívül sok művelet végrehajtásával jár), másrészről pedig igen sok pontban (rácspontban) és lépésenként (időlépcsőnként) kerül megoldásra. A különböző modellek alapvetően a figyelembe vett adatok típusában, az úgynevezett mintavételezési rács sűrűségében, illetve a légköri egyenletrendszer közelítő megoldási módszerében térnek el egymástól. Az előrejelzési folyamatban egyébként a teljes Kárpát-medence adatai (földfelszíni állomások mérési eredményei, a légkör függőleges állapotának adatai, radar információk, műholdfelvételek stb.) kerülnek be a numerikus, ún. Aladin modellbe, melynek futtatását naponta négy alkalommal végzik az OMSZ szakemberei.
Az időjárási rendszerek másik "rossz tuljadonsága", hogy az úgynevezett kaotikus rendszerek tulajdonságával bír, azaz az előrejelzés készítéséhez szükséges kiindulási állapotban történt legkisebb eltérés is hatalmas változásokat eredményezhet később. Ennek is megvan magunk számára az előnye, például az úgynevezett valószínűségi modellek futtatásakor. Tehát ha mondjuk arra vagyunk kíváncsiak, hogy mekkora az esélye annak, hogy augusztus huszadikán este öt, hat, vagy hét órakor vonul át Budapest felett a zivatar. Ezekben az esetekben a modelleket többször is, akár tízszer, húszszor, százszor is le kell futtatni úgy, hogy a kiinduló értékekben mindig minimális változtatást tesznek és vizsgálják, hogy az így kapott előrejelzések milyen mértékben térnek el egymástól.
Ezt megosztom Facebook-on!
