众所周知，即使是最发达的国家也无法准确无误地对天气状况进行预测，然而在基于Linux集群系统的高性能计算技术却能帮助气象学家和全球气象模拟系统更迅速、准确地对天气情况进行预测。 美国Oak Ridge国家实验室的联合实验室主任Thomas Zacharia称，Linux运动对天气和气象研究带来的影响十分深远。正如其他需要广泛模拟的科学领域一样，这个行业需要集合世界各国专家学者的集体智慧。 Zacharia称Oak Ridge国家实验室由SGI公司获得的Altix系统使用的便是Linux集群系统。它的性能是上一代系统的7倍。上一代系统是由多个厂家的产品共同组成的。Zacharia表示，目前大多数主流厂商已利用Linux技术开发出成功的、高性能计算解决方案。 这些系统方案可广泛用于气象模拟和研究，其中SGI公司的Altix、Cray公司的Red Storm和IBM公司的BlueGene表现最为抢眼。他解释说，研究人员从这些系统中获得的计算结果要比其他系统准确得多。 Zacharia认为：Linux集群系统的优势在于，在建立此类计算系统过程中，操作系统扮演着十分重要的角色。如何使操作系统与机器设备完美的配合是十分重要的。 谈到模拟技术在气象研究领域里的广泛应用，Zacharia表示，科学家们将从Linux集群系统的特性中受益非浅。这些特性包括处理器性能及内存的平衡增加能力、优质的互联技术、健壮性和先进的数学算法。 “毫无疑问，我们正处于一个不可思议的时代中，我们可以获得多种专门用于科技领域的系统和设备。”Zacharia说，“我相信计算技术必将是推动气象科学及研究的强大动力，因此除此之外别无他途。” Linux集群带来的效益 对于SGI公司来说，Linux技术为他们带来了巨大的收益。公司的环境市场部门主管Jill Matzke称，高性能计算技术的用户大多都在由基于RISC处理器和Unix的所有权系统向更加符合工业化标准的系统移植。后者具备更高的性价比，而且系统可移植性更加强大。SGI公司推出Altix系统的目的就是促使气象研究部门和其他高性能计算技术用户尽快完成系统移植。 Matzke解释称：尽管要处理极其庞大的数据和极端复杂的模块，但由于缺乏资金，研究人员不得不对高性能计算技术所需要的预算进行压缩，力求以有限的资金获得所需的全部技术。这其中包括计算技术、数据存储技术和可视技术。 Matzke说：“由于提供了所有的系统组件，SGI为气象研究领域的客户带来了开放系统技术，并在不牺牲任何性能的前提下，为他们节省了大量资金。” 在Linux集群系统之上，SGI公司正在谋求通过提供数据管理解决方案，拓展Linux技术在天气预测领域的应用。加利福尼亚州的Mountain View公司将推出一项新的可视技术解决方案。Matzke表示，最大的挑战是如何将所需的全部系统组件在Linux环境下组合起来，发挥最大的效能。这正是SGI公司Linux集群系统的目标。 气象预测、生命科学、生物技术和纳米技术是高性能计算领域最难解决的问题。要想在这些领域取得进展，研究人员需要高端计算设备，能够将多年的气象数据在一天内计算完成。
Matzke称，由于气象学家对计算能力的要求很高，他们希望诸如Altix这样的系统可以为他们带来真正有生产价值的计算系统，这些系统不仅要支持行业基准程序，还要能解决真实世界中的问题。 Matzke介绍：当使用Altix对天气进行预测时，它可以使气象学家在指定的时间里获得更高的分辨率，进行更准确的模块计算，从而提高天气预测的准确度。这样，气象学家便可以在数分钟或数小时时间内完成模块计算，而过去这一过程需要数天甚至数周时间。 美国航空航天局Ames研究中心管理超级计算设施的副主任John Parks称，在气象研究领域，确实是向Linux和其他技术移植的时候了。 为何选择Linux集群 Parks称，Linux集群系统相对于所有权系统的主要优势在于它可以运行于多种不同的硬件平台上。“然而，在过去的数年中，针对所有权操作系统，我们已经开发出许多应用软件，因此当我们向Linux集群系统移植时，你还必须移植应用软件。”Parks说，“在极大程度上，这是一个大多数人都愿意接受的交换条件。” Parks表示尽管Linux集群系统为我们带来了灵活性，但是它却不一定能充分利用硬件的细微差别。这些差别可使所有权解决方案在一些环境下更好的发挥作用。但是，计算机专家与气象学家一起在Linux社区的帮助下，已经令Linux集群系统在许多方面处于优势地位，已经有充分的理由证实开放式操作系统应用在气象研究领域是一项英明的选择。 Parks称，Linux集群系统的输入/输出问题也是人们经常提及的缺陷之一。他表示，目前面临的挑战是如何使Linux集群系统跟上高性能计算领域其他先进技术的步伐，特别是Intel和AMD的新型处理器。 “在主流技术的发展方向上，Linux集群系统还有很长的路要走，” Parks说，“尽管如此，由于它具备应用于各种硬件系统的灵活性，它可以使我们的研究进展得更加迅速。” 未来预测 Domagoj Podnar是非赢利性环境研究机构——沙漠研究协会的电脑科学家。他表示，尽管沙漠研究协会是在采用SGI公司的Altix系统后才开始使用Linux集群系统的，但是他早已看到Linux集群系统在模拟大气运动方面的优越性。 沙漠研究协会目前使用的是一个13节点的双Xeon处理器族群。它可以实时对大气状况进行模拟，还可以为消防部门提供发生野火的情况，并能为指定地区提供农业火灾预测。Podnar称，基于Linux集群系统的价格优势，它在气象研究领域内的应用前景十分广阔。 当前，世界各国对于功能强大的高性能计算系统的需求越来越大，同时Linux集群系统由于其特有的优越性而越来越流行。这两项趋势最终决定Linux集群系统在诸如气象研究等高性能计算领域的应用将越来越多。
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