預報沒那么簡單！計算能力很關鍵

12月18日早間消息，北京市空氣重污染應急指揮部發布紅色預警，12月19日7時至12月22日24時啟動空氣重污染紅色預警措施。期間，將實施機動車單雙號行駛措施、全市禁止燃放煙花爆竹和露天燒烤、建議中小學幼兒園停課……值得一提的是，這已經是本月北京的第二次空氣污染紅色預警。

雖然霧霾問題依舊存在，最終的結果并不能夠令人滿意，但是面對霧霾，所有人背后的一系列努力還是應該讓大家知道。以霧霾的預報為例，如今的技術水平已經可以比較準確預測出未來三天，甚至更長時間的空氣質量，中國科學院大氣物理研究所大氣邊界層物理與大氣化學國家重點實驗室副研究員唐曉博士在日前召開的2015英特爾高性能計算峰會上講到，而當前所發布的各項預警措施也正是基于空氣質量預報做出的判斷。?

盡管看起來霧霾預報可能沒有天氣預報那么成熟，但你可能不知道的是霧霾預報背后的難度。?

據唐曉介紹，大氣污染是個很復雜的過程，不僅僅要看天氣，更重要的是要搞清其中的化學反應過程。舉個簡單的例子，90年代我國的大氣污染叫煤煙型污染，而現在叫復合型污染。那時候燃煤，二氧化硫的一次排放濃度很高，有害但并不容易被肉眼所觀察，而現在你會明顯觀察到大氣污染的影響，這其中很重要的原因就是一次排放污染物通過化學反應轉化為細顆粒物，也就是PM2.5，PM2.5對大氣能見度影響很大。唐曉表示，這其中有化學轉化、也有和氣象過程的相互作用。?

正因為涉及的因素多，所以最終結果難料，你得分析有多少發生了這種變化，有多少發生了那種變化，有多大部分隨氣象條件擴散了……而這個過程一方面需要龐大的計算能力，另一方面需要一個精確的計算模型。時至今日，在系統模型方面，多年摸索我國已構建了符合我國情況的模型，同時，中國環境監測總站早幾年就和曙光、英特爾一起合作，建立了一個高性能計算平臺，用于灰霾預報預警。?

要說這樣一個系統已經能夠滿足需要了，估計誰也不敢這么講。就像唐曉在接受采訪時所講的，隨著科學研究的需求越來越高，他們需要更加細致的監測，也就是說最終會有更多的數據產生，而且是以數量級的形式增長；另一方面化學一次排放物的化學反應這塊的計算要求是非常高的，因為其根本不是一兩個獨立的化學反應，而是幾百個可能互相反應的化學變化。這對于最終的計算需求量都是相當大的。

霧霾預報所面臨的挑戰其實可以理解為當前各種需要超大規模計算能力的應用所處困境的縮影，需求空間還很大，但是當前的技術水平還十分有限，比如科大訊飛曾在采訪中就表示，如果按計算能力來講，即便是當前最快的超級計算機也無法滿足他們的實際需求。因此，退而求其次，在計算能力之外，應該想一些優化、改進之策。這可以歸結為英特爾舉辦高性能計算峰會的一個重要目的，“給大家創造一個交流溝通的平臺，有什么好的建議、實踐拿出來分享?！?

此次大會除了霧霾，還有來自天體觀測、深度學習、海洋氣候領域的實踐分享……無疑，高性能計算正在越來越多的影響我們生活的方方面面，筆者也衷心希望技術能夠讓生活更美好，比如就霧霾問題上，不僅僅是做到預報，而且能夠針對性的給出每個區域、甚至每個工廠一些更有意義的、且更容易執行的方案，畢竟經濟發展還是重中之重。