Цаг агаарыг урьдчилан тооцоолох
Posted by bbatzorig on Saturday, March 24, 2007 with 5 comments
Ноднин цаг агаарын тооцоолон бодох төв билүү нэг тйимэрхүү нэртэй газар ажилладаг хүнээс сонирхоод асууж билээ. Манайхан цаг агаарын мэдээгээ яаж тооцоод байгаа үүндээ програм хангамжийн систем ашигладаг эсэхийг сонирхсон юм . Яг тэр үед бол ашигладаггүй харин ойрын үед оруулж ирэх төлөвтэй гэж байсан. Цаг агаарын өгөгдлүүд дээр ажиллаад урьдчилан таамаглал гаргах туршлагатай хүмүүс ажиллаж гаргадаг юм байна. Өөрөөр хэлбэл туршлагаараа хийчихдэг тал уруугаа. Муу ч юу байхав, хүн гэдэг чинь ямар ч компьютерт гүйцэгдэхгүй айхтар оюун ухаан шүү дээ.Өндөр хөгжилтэй орнуудад бол дэлхийн атмосфер маань хий шингэнд хамаарах тул шингэний динамик болон дулааны динамикийн хуулиудад үндэслээд математикаар загварчлаад тоон аргуудаар маш хүч чадалтай супер компьютерүүд ашиглан бодчихдог. Төгс юм байдаггүйн адилаар яг таг бодчихож болохгүй л дээ мэдээж ойролцоо нарийвчлалтайгаар бодно. Манай нэг багш лекцэн дээрээ цаг агаарын бодлогыг бодоход маш их өгөгдөл хэрэгтэй, өндөр нарийвчлал гаргахын тулд температур, даралт, чийгшилт гэх мэт хувьсагчуудын утгыг өндөр нягтралтайгаар авах хэрэгтэй болдог гэж ярьж байсан. За авдаг юмаа гэхэд нөгөө супер компьютерүүд маань хэдийгээр хэдэн мянган CPU, хэдэн терагийн шуурхай ойтой байсан ч бодох бодлого нь аймшгийн том болчихдог. Томхон онгоцны гадуурх урсгалыг шууд бодоход компьютерийн хөгжинө гээд тооцоход 72 жил болно гэдэг (Хүмүүс ухаалаг юм болохоор турбуленсийг нь өөрөөр загварчлаад бага зэрэг алдаатай ч гэсэн зальдаад хурдан бодчихдог).
Тэгээд юуны өмнө өгөгдөлтэй болоод авна. Энэ нь анхны нөхцөл болох бөгөөд эдгээр дээр цаш хугацааны хувьд ухагш алхаад бодно гэсэн үг. Яг ийм байхад 1 секундийн дараа ямар болох нь вэ гээд ч юм уу. Бодохдоо орон зайн хувьд жижиг хэсгүүдэд хуваагаад уг цэгүүд эсвэл нэгж эзэлхүүн дээрх утгыг байгаа өгөгдлөөсөө интерполяци хийгээд авчихаж болно. Дээр хэлээд байсан физикийн хуулиуд маань олон хувьсагчтай тухайн дифференциал тэгшитгэлүүд байх бөгөөд шууд аналитик аргаар мэдээж бодогдохгүй нь тодорхой. Тэгэхээр барагцаалал ашиглаад тэгшитгэлүүдээ шугаман хэлбэртэй болгож бодох бөгөөд ингэх аргууд нь тоон аргууд болно. Энэ үед маш том хэмжээний матрицууд бодох хэрэг гарах бөгөөд эрдэмтэн мэргэд энийгээ яаж хурдан бодох вэ гэдгийн янз бүрээр бодсоор байгаад нэлээн үр дүнд хүрчихсэн байгаа. Тэгээд супер комюьтердээ бодуулахын тулд бас өндөр гүйцэтгэлтэй програмчлал ашиглах бөгөөд жишээ нь маш том бодлогыг бодохдоо олон CPU-д хувааж өгөөд зэрэг бодуулаад үр дүнг нь цуглуулж аваад зохих ёсоор нэгтгэчих жишээтэй. За нэг иймэрхүү маягаар цаадуул чинь цаг агаараа бодоод байх шиг байна.
Гэхдээ байгаль дэлхий маань маш оло зүйлээс хамааран оршин тогтдог тул индианууд ч илүү зөв хэлж мэдэх л юм. Нэг тйим онигоо байдаг даа. Индиан омгийн ахлагч цаг агаар уруу утасдаад өвөл хүйтэн болох нь уу гэтэл хүйтэн ч болж магадгүй үгүй ч байж магадгүй гэдэг. Юмыг яаж мэдэхэв түлээгээ сайн бэлдэе гээд бэлдэж бэлдэж асуутал цаг агаарынхан хүйтэн өвөл болно гэж байна. Бүх хүнийхээ хүчээр маш эрчимтэй түлээгээ бэлдээд утасдтал урдаас нь олон жил болоогүй хүйтэн өвөл болно, цаана чинь индианууд чөтгөрт хөөгдсөн мэт түлээгээ бэлдэж байна гэдэг юм.
http://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_weather_prediction
Тэгээд юуны өмнө өгөгдөлтэй болоод авна. Энэ нь анхны нөхцөл болох бөгөөд эдгээр дээр цаш хугацааны хувьд ухагш алхаад бодно гэсэн үг. Яг ийм байхад 1 секундийн дараа ямар болох нь вэ гээд ч юм уу. Бодохдоо орон зайн хувьд жижиг хэсгүүдэд хуваагаад уг цэгүүд эсвэл нэгж эзэлхүүн дээрх утгыг байгаа өгөгдлөөсөө интерполяци хийгээд авчихаж болно. Дээр хэлээд байсан физикийн хуулиуд маань олон хувьсагчтай тухайн дифференциал тэгшитгэлүүд байх бөгөөд шууд аналитик аргаар мэдээж бодогдохгүй нь тодорхой. Тэгэхээр барагцаалал ашиглаад тэгшитгэлүүдээ шугаман хэлбэртэй болгож бодох бөгөөд ингэх аргууд нь тоон аргууд болно. Энэ үед маш том хэмжээний матрицууд бодох хэрэг гарах бөгөөд эрдэмтэн мэргэд энийгээ яаж хурдан бодох вэ гэдгийн янз бүрээр бодсоор байгаад нэлээн үр дүнд хүрчихсэн байгаа. Тэгээд супер комюьтердээ бодуулахын тулд бас өндөр гүйцэтгэлтэй програмчлал ашиглах бөгөөд жишээ нь маш том бодлогыг бодохдоо олон CPU-д хувааж өгөөд зэрэг бодуулаад үр дүнг нь цуглуулж аваад зохих ёсоор нэгтгэчих жишээтэй. За нэг иймэрхүү маягаар цаадуул чинь цаг агаараа бодоод байх шиг байна.
Гэхдээ байгаль дэлхий маань маш оло зүйлээс хамааран оршин тогтдог тул индианууд ч илүү зөв хэлж мэдэх л юм. Нэг тйим онигоо байдаг даа. Индиан омгийн ахлагч цаг агаар уруу утасдаад өвөл хүйтэн болох нь уу гэтэл хүйтэн ч болж магадгүй үгүй ч байж магадгүй гэдэг. Юмыг яаж мэдэхэв түлээгээ сайн бэлдэе гээд бэлдэж бэлдэж асуутал цаг агаарынхан хүйтэн өвөл болно гэж байна. Бүх хүнийхээ хүчээр маш эрчимтэй түлээгээ бэлдээд утасдтал урдаас нь олон жил болоогүй хүйтэн өвөл болно, цаана чинь индианууд чөтгөрт хөөгдсөн мэт түлээгээ бэлдэж байна гэдэг юм.
http://en.wikipedia.org/wiki/Numerical_weather_prediction
Categories: Шинжлэх ухаан
5 comments:
Сайхан бичлэг болжээ. Супэр компютэр гэснээс Японы нэг blue юу ч билээ тооцоолон бодох хаан суудлаа америкийн нэг компанид алдах нь тодорхой боллоо гэж сонссон. Хуучирсан юмуу даа...Токио их сургуулийн нэг багшийн public лекц сонсож байхнаа, агаар мандал, газрын хөрсний давхаргыг оролцуулж хааш хаашаа 1.5км ийн шоонд хувааж тооцоо хийхэд л хэдэн өдөр зарцуулдаг юм шиг дуулдсан...Цаг агаарын нөлөөг ямарваа бизнэстэй холбож риск бодож өгдөг компани бас их эрчээ авч байгаа юмаа даа?
Яг тийм. Маш том хэмжээний бодлогууд болдог. Химийн 2, 3 молекулын урвал хөдөлгөөнийг бодоход бүтэн хоног болдог тохиолдол байдаг юм билээ.
Цаг агаар хур тунадас гэх мэтийг тооцоолсноор бизнес хийж болох байх шүү. Жишээ нь усан цахилгаан станцтай газар өвөл унаж хуримтлагдах цас, мөн зун нь ч гэсэн хэр их устай байхаа тооцоолоод цахилгаан үйлдвэрлэлтээ төлөвлөдөг юм билээ. Тооцоогоо дараа нь бодит байдалтай тулгаад харьцуулсан байхыг нь нэг сонин дээр харсан чинь их ойрхон буудсан байна лээ. Дээр ийм тооцоолон бодох програмуудын лиценз их үнэтэй байдаг юм билээ. Шингэний динамик боддог Fluent гээд програмын жилийн лиценз 30К энэ тэр гэж байсан. Лизенз сервер ашигладаг тул хулхи копи ашиглана гэж бараг байхгүй юм билээ.
Цаг агаарыг загварчлахад хэдэн арван километрийн шллнд хуваана. Японд Earth Simulator гээд компьютер бий. Тэр нэг хэсэн дэлхийн хамгийн хурдан суперкомпьтер байж байгаад одоо Америкт хурдныг хийсэн байх. Ер нь дандаа Япон Америк хоёрын хооронд шилжлж байдаг юм байна лээ. Хааяа нэг Европ хаан суудлыг нь эзэлдэг.
Дараах хуудаснаас дэлхийд хамгийн хурдан 500 суперкомпьютерийн жагсаалтыг харж болно:
http://www.top500.org/list/2006/11/100
Дээр Батзоригийн хэлсэн молекуляр симуляци (ер нь ямар ч симуляци) бол ямар нарийвчлал чамд хэрэгтэй байна гэдгээс хамаарна. Шредингерийн тэгшитгэл цөм электрон бүр дээр бодно гэвэл хэдэн наносекунд хугацааг загварчлахын тулд бүтэн хоног болох бол энүүхэнд. Ийм аргаар цөөхөн хэдэн атомыг л загварчилж чадах тул органик молекул гэх мэт маш олон атомтай системийг загварчлахад илүү барагцаалсан, жишээлбэл Ньютоны механикийн ойролцоолол эсвэл бүр феноменологик континуум ойролцооллыг ч ашигладаг.
сонирхолтой коммент байна. баярлалаа. би нэг удаа 2хон молекул нэлээн удаан бодуулж байсан. бэлэн хийчихсэн пакеж програм байсан л даа. тохиргоог нь оруулаад маргааш нь хариу гаргаж байсан санагдана. одоо ер нь химичид тэгж ажлаа хийгээд байдаг болсон гэж сонссон.
тэр загварчлалын хувьд тийм шүү. нарийвчлал, цаг хугацаа гэсэн 2 талын аль нь чухлаас хамаарж аргаа сонгох байх. турбуленсийн хувьд бараг адилхан зүйл байх.
Бүх химичид ч арай биш байх Computational Chemistry гэхээр одоо дан компьютер загварчлал л байна шүү дээ. Гэхдээ энийг өрөөсгөлөөр ойлгож болохгүй. Шинжлэх ухаануудын хөгжилд бодит туршилт үргэлж эцсийн шийдвэр гаргагчийн үүрэг гүйцэтгэсээр байх болно. Харин хэрэглээний шинжлэх ухаан, технологит загварчлал голлох үүрэг гүйцэтгэх боломжтой гэж бодож байна.
Post a Comment