กระทืบตัวเลข

แม้ว่านักพยากรณ์จะมีความรู้ความสามารถรอบด้านเกี่ยวกับสภาพอากาศและสมการทางคณิตศาสตร์ที่เลียนแบบพฤติกรรมของชั้นบรรยากาศได้อย่างสมบูรณ์ แต่ก็คงไม่เกิดประโยชน์อะไรหากคอมพิวเตอร์ที่ทำลายตัวเลขเหล่านี้ไม่ถึงกับดับ

นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Mark Govettจาก Earth System Research Laboratory ของ NOAA กล่าวว่า “นักวิทยาศาสตร์มักไม่ถูกจำกัดด้วยจินตนาการ แต่ด้วยพลังประมวลผลที่มีอยู่

เพื่อให้ระบบพยากรณ์ทำงานได้ในโลกแห่งความเป็นจริง 

ระบบจะต้องรวดเร็ว คอมพิวเตอร์ควรจะสามารถทำงานผ่านการดูดซึมข้อมูลและการจำลองสภาพอากาศได้ในเวลาเพียงหนึ่งในร้อยของเวลาที่คาดการณ์ล่วงหน้าเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากนักอุตุนิยมวิทยาต้องการพยากรณ์อากาศล่วงหน้าหนึ่งชั่วโมง การคำนวณควรเสร็จสิ้นภายในเวลาไม่ถึง 36 วินาที การจำกัดเวลานี้หมายความว่านักอุตุนิยมวิทยามักจะต้องลดความซับซ้อนของการจำลอง แลกความแม่นยำเพื่อความรวดเร็ว “หากต้องใช้เวลาสองวันในการพยากรณ์อากาศของวันพรุ่งนี้ ทุกคนก็ไม่มีประโยชน์” ซิ หลิว วิศวกรคอมพิวเตอร์ แห่ง Texas Advanced Computing Center ในออสติน กล่าว

ในการเพิ่มประสิทธิภาพเวลาในการคำนวณ นักอุตุนิยมวิทยาได้แบ่งการจำลองสภาพอากาศออกเป็นชิ้นเล็กๆ ตั้งแต่เดือนมกราคมระบบพยากรณ์ทั่วโลก ของ NOAA ได้แบ่งสภาพอากาศของดาวเคราะห์ทั้งดวงออกเป็นตาข่ายที่มีส่วนกว้าง 13 กิโลเมตร เมื่อไม่นานมานี้ โมเดล Rapid Refresh ของ NOAA เริ่มใช้กริดที่เข้มงวดยิ่งขึ้น โดยแต่ละเซลล์กว้างเพียง 3 กิโลเมตร รอบอเมริกาเหนือ Govett กล่าวว่านักวิจัยวางแผนที่จะขยายความละเอียดนั้นไปทั่วโลก โดยทำลายพื้นผิวโลกออกเป็นประมาณ 53 ล้านชิ้น แต่ละชิ้นมีชั้นบรรยากาศ 100 ชิ้นขึ้นไปที่ซ้อนกันขึ้นไปบนท้องฟ้าประมาณ 12 กิโลเมตร โดยรวมแล้ว นั่นเป็นการจำลองย่อยมากกว่า 5.3 พันล้านรายการที่ระบบจำเป็นต้องจัดการ

ระดับดังกล่าวถือเป็นความท้าทายครั้งสำคัญ Liu กล่าวในเดือนมกราคมที่การประชุม American Meteorological Society ในเมืองฟีนิกซ์ การจำลองสภาพอากาศจะวิเคราะห์จุดกริดแต่ละจุดแยกกัน แต่การเปลี่ยนแปลงในส่วนใดส่วนหนึ่งอาจส่งผลต่อเพื่อนบ้านด้วยเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าในขณะที่โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องสามารถจัดการส่วนต่างๆ ของตนเองได้ พวกเขาต้องสื่อสารข้อมูลไปมาอย่างรวดเร็วกับโปรเซสเซอร์อื่นๆ การประมวลผลแบบ Crowdsourced ซึ่งพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์สำหรับความท้าทายด้านข้อมูลขนาดใหญ่อื่นๆ เช่นโครงการ SETI@home ล่าสัตว์นอกโลก นั้นไม่สามารถทำได้สำหรับการพยากรณ์อากาศ เนื่องจากเสียเวลามากเกินไปในการส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่อง

แต่ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์พึ่งพาชิปที่เรียกว่าหน่วยประมวลผลกราฟิกหรือ GPU มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งสร้างขึ้นสำหรับการประมวลผลแบบขนานโดยเฉพาะ โปรเซสเซอร์ดั้งเดิม, ซีพียู, รันการคำนวณตามลำดับที่ตั้งไว้โดยเร็วที่สุด ในทางกลับกัน GPU จะทำการคำนวณตามลำดับเพื่อประหยัดเวลา ผลที่ได้คือ GPU สามารถขับเคลื่อนด้วยการคำนวณสภาพอากาศโดยเสียภาษีโดยใช้เวลาเพียงหนึ่งใน 20 ของเวลาที่ใช้ซีพียูคู่ของพวกเขา ประสิทธิภาพนี้ช่วยให้นักพยากรณ์สามารถรวมจุดกริดเข้ากับการจำลองได้มากขึ้น และทำให้การคาดการณ์สภาพอากาศที่มีความละเอียดสูงขึ้นในระยะเวลาเท่ากัน

นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์กำลังมองหาวิดีโอเกมเพื่อเพิ่มความเร็วในครั้งต่อไป GPU ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยความนิยมในคอนโซลเกมและคอมพิวเตอร์ระดับไฮเอนด์ Govett กล่าว “เรากำลังมองไปรอบๆ ว่าคนอื่นใช้อะไรและถามว่า ‘เฮ้ เราใช้มันได้ไหม’ ”

Govett คาดการณ์ว่าการอัพเกรดพลังการคำนวณจะเป็นหัวใจสำคัญของการพยากรณ์ที่แม่นยำ ในเดือนมกราคม National Weather Service ประกาศว่าจะซื้อซุปเปอร์คอมพิวเตอร์ที่บูสต์ด้วย GPU ได้ 2 เครื่องและนำไปใช้งานภายในเดือนตุลาคม เครื่องจักรใหม่เหล่านี้จะเร็วกว่ารุ่นก่อนถึง 10 เท่า โดยแต่ละเครื่องสามารถจ่ายไฟผ่านการทำงาน 2,500 ล้านล้านในแต่ละวินาที

Clifford Mass นักวิทยาศาสตร์ ด้านบรรยากาศแห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในซีแอตเทิลกล่าวว่า “ข้ออ้างที่เราไม่มีพลังของคอมพิวเตอร์จะหมดไป “ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาการพยากรณ์อากาศของสหรัฐฯ เป็นไปได้ แต่ตอนนี้ เราต้องปรับปรุงด้านอื่นๆ ของการพยากรณ์อากาศเชิงตัวเลขของเรา”

มีแอพสำหรับสิ่งนั้น

แบบจำลองสภาพอากาศจะดีพอๆ กับข้อมูลที่ใส่เข้าไป และแนวกว้างๆ ของสหรัฐอเมริกายังขาดการเฝ้าติดตามสภาพอากาศที่เชื่อถือได้ ภาพที่ไม่สมบูรณ์ของสภาวะปัจจุบันทำให้การคาดการณ์ขนาดเล็กเป็นไปไม่ได้ Mass กำลังค้นหาบางอย่างเพื่อช่วยเติมช่องว่างข้อมูลสภาพอากาศเหล่านี้ เขาต้องการข้อมูลน้ำท่วม และเขาก็พบคำตอบในกระเป๋าของเขา

Mass ตระหนักดีว่าสมาร์ทโฟนในปัจจุบันเป็นอุปกรณ์ตรวจจับสภาพอากาศ แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วจะออกแบบมาสำหรับการใช้งานด้านสุขภาพและการเฝ้าติดตามอื่นๆ แต่สมาร์ทโฟนรุ่นล่าสุดบางรุ่นมีเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตามความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ ความชื้น และแม้แต่แสงอัลตราไวโอเลต มีเพียงปัญหาเดียวเท่านั้น: สมาร์ทโฟนต่างจากสถานีตรวจอากาศ ในบรรดาเซ็นเซอร์ทั้งหมด มีเพียงบารอมิเตอร์ซึ่งวัดความดันอากาศเท่านั้นที่ไม่ได้รับผลกระทบจากการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องจากกระเป๋าไปยังฝ่ามือ ยังคงเป็นข่าวดีสำหรับนักอุตุนิยมวิทยา Mass กล่าวเพราะ “ความกดดันคือการสังเกตพื้นผิวที่มีค่าที่สุดที่คุณจะได้รับ”

ความต่างของความกดอากาศทำให้เกิดลมที่พัดพาเมฆที่เย็นฉ่ำไปด้วยน้ำไปทั่วท้องฟ้า ความกดดันที่ลดลงอย่างกะทันหันสามารถส่งสัญญาณว่าพายุกำลังก่อตัวอยู่ใกล้ๆ สมาร์ทโฟนวัดการเปลี่ยนแปลงความดันเหล่านี้โดยใช้ชิปพิเศษที่มีช่องสูญญากาศขนาดเล็กหุ้มด้วยผิวโลหะบาง เมื่อความแตกต่างของความดันอากาศระหว่างสองด้านของชั้นโลหะเปลี่ยนไป โลหะจะโค้งงอ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเปลี่ยนแปลงไป

credit : kyronfive.com lacanadadealbendea.com lojamundometalbr.com loquelaverdadesconde.com mafio-weed.com maggiesbooks.com maisonmariembalagens.com matteograssi.org mba2.net mejprombank-nl.com