中心合作研究成果再次入圍ACM 戈登貝爾氣候建模獎(jiǎng)并獲得CCF HPC China 2025超算年度最佳應(yīng)用獎(jiǎng)
近日，在中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（CCF）主辦的第21屆全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)上，中心參與完成的工作《Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers》獲“超算年度最佳應(yīng)用”獎(jiǎng)，并入圍2025年戈登·貝爾氣候建模獎(jiǎng)。
本項(xiàng)工作基于我國(guó)自主研發(fā)的全球大氣環(huán)流模式(GRIST)和全球氣候海洋模式(LICOM)，構(gòu)建起超高分辨率地球系統(tǒng)模式AP3ESM。該模式涵蓋大氣、陸面、海洋和海冰四大分量，其中大氣和海洋模式分量的模式分辨率均可達(dá)1公里。研發(fā)過(guò)程中，模式采用了人工智能增強(qiáng)的物理參數(shù)化、混合精度計(jì)算、自適應(yīng)并行算法等先進(jìn)優(yōu)化技術(shù)。使用Kokkos和OpenMP實(shí)現(xiàn)性能可移植特性，使該模式能夠在“東方”及“神威·海洋之光”兩個(gè)國(guó)產(chǎn)異構(gòu)系統(tǒng)上高效運(yùn)行，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了最低的開(kāi)發(fā)成本。
在神威·海洋之光系統(tǒng)上，3km分辨率大氣和2km分辨率海洋模式耦合的地球系統(tǒng)模式（簡(jiǎn)稱“3v2模式”）可擴(kuò)展至接近4000萬(wàn)核心的規(guī)模，模式的峰值速度達(dá)到每天1.01模擬年，其規(guī)模與速度均遠(yuǎn)超現(xiàn)有的SOTA水平。3v2模式的后報(bào)實(shí)驗(yàn)成功再現(xiàn)了2023年超級(jí)臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”的生成演變過(guò)程，及其在中國(guó)各地引發(fā)的極端降雨現(xiàn)象。
參與該項(xiàng)工作的單位包括嶗山實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所、中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心、航天宏圖信息技術(shù)股份有限公司、青島國(guó)實(shí)集團(tuán)、山東大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、山東師范大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）、清華大學(xué)、無(wú)錫超算、鵬城實(shí)驗(yàn)室。中心姜金榮研究員為共同通信作者，遲學(xué)斌研究員、韋俊林博士生參與相關(guān)工作。
該成果得到國(guó)家自然科學(xué)基金(92358302)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2022YFC3104802)、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)(XDB0500303, XDB0500101)等項(xiàng)目資助，同時(shí)獲得“神威·海洋之光”、“東方”超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)、地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置等超算平臺(tái)的鼎力支持。
耦合模式的計(jì)算規(guī)模和速度現(xiàn)狀
（a）3v2的AP3ESM模擬的大氣降水和海表流速，方框標(biāo)記出來(lái)的是超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”；（b）1km的GRIST模擬的總云量；（c）1km的LICOM模擬的海表動(dòng)能。
相關(guān)成果:
Kai Xu, Maoxue Yu, Yuhu Chen, Jie Gao, Shuang Wang, Jiaying Song, Xiaohui Duan, Junlin Wei, Jiangfeng Yu, Hailong Liu?, Jinrong Jiang?, Yi Zhang?, Pengfei Lin?, Tianyi Wang, Pengfei Wang, Weipeng Zheng, Jingwei Xie, Jiakang Zhang, Zilu Liu, Xiaoyu Jin, Jilin Wei, Qixin Chang, Qingxia Lin, Yanzhi Zhou, Yiwen Li, Weiguo Liu, Wei Xue, Haohuan Fu, Yue Yu, Xuebin Chi, Lixin Wu. 2025, Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers. SC25: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (CCF-A), Accepted.
責(zé)任編輯：郎楊琴