位于我國青藏高原的三江源地區(qū),是我國長江、黃河和流經(jīng)六國的瀾滄江的發(fā)源地。該區(qū)域每年向三條江河的中下游供水近500億立方米,其中長江總水量的2%、黃河總水量的49%、瀾滄江總水量的15%均源于此,是三條江河的重要水源補給區(qū),素有“江河之源”、“中華水塔”、“亞洲水塔”之稱。該區(qū)域同時也是世界高海拔地區(qū)生物多樣性最集中、面積最大的地區(qū),是亞洲、北半球乃至全球氣候變化的敏感區(qū)和啟動區(qū),是中國乃至世界生態(tài)安全屏障極為重要的組成部分。三江源不僅是中國與東南亞的江河之源,數(shù)億人口的生命之源,更是整個流域經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的動力之源。
當東部城市里的人將目光投向距離地球60億公里外的冥王星時,還有很多人,將自己的青春和熱忱都獻給了那片距離我們只有一張火車票距離的三江源。
三江源研究終于用上高科技
坐落于青海省西寧市的青海大學是三江源問題研究的最前沿,同時也是三江源研究的最主要基地。
過去,三江源問題還集中在定性層面,研究方法主要是測量、考察、采集樣本等。而當三江源的研究從定性走向定量,科學家們需要更精確、更強大的研究工具來分析三江源地球氣候變化對整個中國乃至東南亞地區(qū)的影響。
隨著現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)的不斷積累和完善,科學家們正在努力用這些數(shù)據(jù)在計算機中重建一個數(shù)字化的三江源地區(qū)。并利用強大的計算能力來模擬和預測三江源地區(qū)在未來可能出現(xiàn)的各種變化。
清華大學水利泥沙實驗室主任、青海大學水電學院副院長魏加華接受采訪
當然由于數(shù)據(jù)量巨大,普通的計算機已經(jīng)完全難以勝任這樣的模擬計算。因此,青海大學采購了一套來自聯(lián)想的超級計算機。教育部長江學者特聘教授、清華大學掛職到青海大學水利水電學院的魏加華副院長表示:這套聯(lián)想超算系統(tǒng)由30個節(jié)點構(gòu)成,并采用56Gb/s高速網(wǎng)絡進行互聯(lián),而存儲系統(tǒng)容量則達到了50TB左右。
利用這樣一套系統(tǒng),科學家們將可以更具體的闡述三江源變化對下游生態(tài)、氣候帶來的影響。
用出價值,用出精彩
對于超算的性能,魏院長不無自豪的表示:上線調(diào)優(yōu)之后,超算整體計算能力預計可達到30萬億次;基本上可以算是青海最強的計算能力了。
而作為青海大學下屬單位的三江源數(shù)據(jù)分析中心在擁有了這樣強大的計算能力之后,如何在科研之余,讓超算為更多學生所用,培養(yǎng)更多超算人才也成了這臺超算的另一大使命。
青海大學現(xiàn)代教育技術(shù)中心、網(wǎng)絡信息管理部主任楊新存接受采訪
青海大學現(xiàn)代教育技術(shù)中心,網(wǎng)絡信息管理部主任楊新存表示:目前,青海大學的校園網(wǎng)絡已經(jīng)達到了萬兆水平;并做好了與超算系統(tǒng)連接的準備。
當然,超算很多時候并不僅僅依靠硬件,更要靠專業(yè)的人才。對此,作為清華大學對口支援的對象,青海大學與清華大學在超算人才的引進和交流上也有著多年的積累。
魏院長表示:目前,青海大學計算機系最近己任系領導均是清華大學派出的或清華大學的優(yōu)秀畢業(yè)生,而在超算應用比較多的水利系,也有相當多的師資是清華大學水利系王光謙院士團隊的;除此之外,清華大學每年也會派遣博士生到青海大學開展學術(shù)交流,同時,青海大學每年也會派遣相關專業(yè)的年輕教師到清華大學工作或攻讀學位。目前,青海大學正在制定一個新的五年計劃,五年之后,青海大學在超算水利應用方面的人才儲備也將會出現(xiàn)一個質(zhì)的飛躍。
就目前的情況而言,青海大學在利用超算研究水利方面已經(jīng)取得了一定的成效。
經(jīng)過一系列軟件算法方面的自主優(yōu)化,比如河網(wǎng)提取算法,已經(jīng)大大超過了美國所使用的開源算法。憑借聯(lián)想超算系統(tǒng)在性能上的優(yōu)勢以及在算法上的優(yōu)化,超算系統(tǒng)可以在兩個小時內(nèi)以30米的精度提取全球河網(wǎng)的精確數(shù)值模型。這個速度甚至超越了很多性能更高的超算系統(tǒng),而這正是在超算水利應用方面多年積累的結(jié)果。