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National Center for Atmospheric Research

 
 

Dagli uragani killer alla minaccia del riscaldamento globale, il clima, il più importante elemento fra quelli non ancora controllabili dall’uomo, influenza enormemente le nostre vite quotidiane e, a volte, minaccia la nostra stessa sopravvivenza.

Sfida

Certo, le previsioni precoci degli eventi atmosferici stanno diventando sempre più rapide e accurate, e questo offre alle persone un intervallo di tempo superiore per prepararsi a ogni evenienza. Al National Center for Atmospheric Research (NCAR) un gruppo di scienziati ha sviluppato modelli di previsione estremamente sofisticati per le condizioni climatiche immediate, a breve termine e di lungo periodo.

Il Weather Research & Forecasting Model (WRF) è il modello più ampiamente utilizzato in tutto il mondo. Gli utenti di questo modello includono l’Osservatorio Nazionale di Atene, l’Istituto di Scienze Atmosferiche e Climatologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche italiano e il Centro di Sviluppo di Sistemi di Calcolo Avanzato in India, oltre a numerose società che si occupano di previsioni climatiche. I modelli climatici e atmosferici del NCAR stanno passando dalle applicazioni in Terascala (1000 miliardi di FLOPS) a quelle in Petascala, superando la disponibilità di performance dei cluster di computing convenzionali. Questo livello di potenza tende a un punto critico oltre il quale l’aggiunta di altre CPU non comporta più un reale incremento delle prestazioni. Il problema è particolarmente acuto per le applicazioni che coinvolgono componenti in tempo reale o altri vincoli temporali.

Soluzione

Nell’esame dei metodi esistenti per migliorare la velocità e la precisione complessiva delle previsioni, il personale tecnico del NCAR in collaborazione con i ricercatori della University of Colorado a Boulder si sono rivolti alle soluzioni di elaborazione su GPU di NVIDIA. Dopo il porting a NVIDIA® CUDA™, si è registrato un miglioramento di dieci volte della velocità di Microphysics, un componente cruciale ma estremamente impegnativo di WRF. Sebbene Microphysics conti per meno dell’1 percento del codice sorgente del modello, la sua conversione a CUDA ha prodotto un miglioramento del 20 percento della velocità del modello complessivo.

"Questo risultato è estremamente incoraggiante e tempestivo, dato che arriva proprio nel momento in cui stavamo esaurendo le possibilità di calcolo su cluster convenzionali per le previsioni time-critical", ha dichiarato John Michalakes, il principale sviluppatore del software WRF di NCAR. "Ora puntiamo a ridurre il tempo necessario a elaborare le previsioni di un fattore pari ad almeno due grazie all’incorporazione della tecnologia di computing su GPU di NVIDIA in altre parti del software WRF. Mi aspetto che l’effetto degli acceleratori grafici sulla modellazione di clima e atmosfera sia del tutto rivoluzionario."

Impatto

Ora il NCAR, e molti enti mondiali che si affidano al software WRF, sarà in grado di produrre previsioni di eventi atmosferici cruciali in tempo reale e di sviluppare con maggiore rapidità l’esito delle condizioni osservate. Di conseguenza, le persone avranno più tempo a disposizione per prepararsi a questi eventi e allontanarsi dalle aree a rischio.

Per ulteriori informazioni, visitare: www.ncar.ucar.edu



 
 
 
 
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