【赛迪网讯】1月5日，记者爬上昆玉河上一条废旧的铁路桥，准备对前面的大桥施工场地进行拍照，站在无把手的桥面上，刺骨的寒风让记者握着相机的手有些抖动，记者屏住呼吸，尽量不往桥下看，而将目光盯住了前面的工地，天色有些灰暗，取景不易，正当记者准备按下快门的一刹那，“请让一让”，一句话打断了记者的拍摄。
一名扛着测绘仪器的工作人员正走近记者，蓝色的棉大衣，黄色的头盔，发黑的手套有些破损，冻得发红的鼻子，他瞥了记者一眼，快速地向对面走去。
测绘员现场测绘的基准数据，将使高性能计算在桥梁设计中有英雄用武之地。正是这些在工作一线的人们赋予了高性能计算以跃动的灵魂。
在本期报道中，记者采访了包括一些部委信息中心主任在内的20余人，他们给记者的第一感觉是：高性能计算似乎离他们很远。记者反思了一下，问题出现在表述方式上，由于采用了一种他们不常使用的表述方式，譬如谈及高性能计算，动辄就是IA架构、集群技术、理论计算峰值、负载均衡、节点数规模、松耦合体系结构，用户觉得这些离他们较远，他们更习惯于把高性能服务器看作是与铁道上的信号灯、田野中的拖拉机、保险费率计算中用的计算器、工厂中的机床、野外勘测中的测量仪一样的设备，设备固然重要，更重要的是设备带来的应用，应用带来的业务成就感。
理论是灰暗的，生活实践之树常青。记者受到这些参访对象火热实践的影响，决定在本期报道中，让高性能计算更多地隐到后台中，而展示他们用高性能计算演绎出的系列故事，所拍照片也大多不是整洁的实验室、计算中心中林立的设备，而是高性能计算演出的生活舞台剧。顺便提一句，我们杂志上有一个服务器常设栏目，该栏目会长期、细致地介绍高性能计算的技术指标和产品趋势。本期特别报道的前台故事和服务器栏目的后台内容相结合，会给大家展示一个更清晰的高性能计算真容。
让笑容绽放远离黄板牙
1月6日，记者走进北京一家地质勘察部门的计算中心，发现这个计算中心比想象中的要小一些，几台电脑和工程师朱先生面前的笔记本，另外就是墙角闪烁着的交换机。他似乎看出记者的心思，告诉记者IT产品和技术已融于他们的业务中，各业务部门都有自己的设备，而不象有些单位集中在计算中心，其中水资源所就有自己的用来做高性能计算的服务器。
走进水资源所，迎面是堆满地理信息大型图纸的大型专用绘图仪，果不其然，这里的设备数量似乎不少于计算中心。当时，该部门的主任正忙于做一份调研报告，他简要地向记者介绍，目前他们已实现地下水资源信息的自动采集，其余的一些信息仍由人工采集，无论是自动采集和人工采集的信息，输入后，都通过高性能计算，做出水资源模型，为后续工作提供重要的依据。
记者曾对高性能计算与水资源模型的基本情况作过调查，了解到目前国内外不少地质勘查机构进行地下水分析计算主要采用数值法，其原理是利用地下水动态模拟软件和高性能计算设备，先建立分析地区的地层三维模型，将其划分成众多的规则单元分别计算，再将计算结果综合输出。其中会用到 MODFLOW三维地下水流模拟软件，模拟井流、河流、排泄、蒸散和补给对非均质和复杂边界条件的水流系统的影响；还要进行地下水流模拟计算和地下水流场显示，进行地下水资源总量分析计算，考量开采后地下水位变化分析，显示流场和水位变化等等。这些复杂的数值与变量计算，涉及的计算公式复杂，计算量大，时效性强，人工不易完成，用一般计算机处理计算周期太长，高性能计算设备则可快速完成。
北京郊区的一个村庄饮用水含氟超标，一度成为“黄板牙村”，当地的一些群众常常笑而不露齿。这家勘测机构获知这个消息后，派水文调查小组奔赴当地，进行水质取样和水位测定，用GPS全球定位仪对所要调查的每口井进行精确的定位，同时使用水位仪测量各水井的各项数据，水样迅速传回来进行化验分析与计算，确定了解决方案，打出了甜水井。
记者告别时，发现他们正在准备向印度洋海啸灾民捐款的光荣榜。
在气象与地震预测领域，高性能计算扮演着重要角色
冲出风暴漩涡
记者曾在海边城市生活了20多年，对大海的善变有亲身体会，记者曾亲眼目睹了大风暴过后被打烂的船只。
风暴的诞生多由气象原因造成，我们每天看到的天气预报，都有高性能计算的身影，而且许多专业院校、科研机构，都在锲而不舍地进行着技术的改良。
清华大学的吕文超教授接受记者采访时介绍，北京气象台就采用了清华大学提供的高性能计算应用解决方案。
早在上世纪二十年代初，天气预报方程已基本建立，但只是在计算机出现以后，数值天气预报才成为可能。而在使用高性能计算之前，由于受处理能力的限制，只能做到24小时天气预报。
天气预报的原理其实并不复杂，大气作为地球上的流体，遵循运动定律、能量守恒、热力学定律等物理定律，这组物理定律可用数学方程式表达出来，其中的要点是温、压、湿、风等气象要素与时间、地点、高度之间的相互关系，将这些数据输入高性能计算设备进行相应的方程式计算即可得出下一个时刻的气象发展状况。
例如，根据起始时刻的天气图，先算出10分钟以后的预报图，然后将这张预报图作为起始时刻的天气图，算出10分钟以后的预报图。这样一步一步连续作下去，便能算出未来24小时、48小时甚至更长时间的预报图。作一次24小时预报就需要进行一千五百万次运算。由此可以看出，庞大的计算量是提高天气预报准确度的基础。
气象部门对每天大量的气象资料加工处理需要高性能计算设备，中国气象局国家气象中心拥有国产神威、银河、曙光等高性能计算设备。 80年代初，国家气象中心开始使用大型计算机，到了80年代末期建成了中期业务预报系统，使天气预报的准确性明显增强，90年代又用上了克雷cray巨型计算机和达到了每秒10亿次的银河ii型计算机。随着对气象预报准确度的要求越来越高，他们仍然觉得计算资源不够用。他们刚刚完成了一个标值为2000万美元的高性能计算机的选型工作，所选机器的计算速度达到了每秒21万亿次。
目前高性能计算已能对包括风暴在内的异常气象进行提前预报了，与风暴成因不同，海啸的产生则基本上是由于深海地震引起的，大风暴与今天的印度洋海啸相比，真的是小巫见大巫。在预防海啸方面，高性能计算会有何表现呢？
告别海啸梦魇
记者5年前曾看过一部纪录片《海啸》，片中排山倒海般的海啸画面和受害人痛苦的回忆，几乎就是今天印度洋海啸的预言。
片子里提到了太平洋地区的海啸预警系统，当地部门设计了专门侦测海啸的深海测压系统，这个系统的中心有个压力表，可垂直放到海底深处，这个装置可在3哩深海底测得1公厘高的海啸，压力表将结果传到海面浮标，浮标再将资料传到卫星，然后第一时间把数据传回到海啸预警部门。
但并不是有了第一手数据就能发出预警消息，因为这涉及一个两难问题：地震学和海洋学方面的专家指出，大约只有25％的地震才会引起海啸，所以不一定要给出海啸预警，给出不准确的预报不仅影响经济，还会因为“狼来了”喊多了而降低预警的意义；而如果不能及时作出判断，延迟的每一秒都有可能会付出生命的代价。
这时需要行业专家利用高性能计算设备、专业分析软件引入数值分析系统对采集回来的信息进行分析和预测模拟，分析出海啸行进模式，普通计算机无法在海啸到来前完成测算。评估后，确定其危险性后，再通知当地的政府机构，进行疏散。
这次印度洋海啸发生后，记者重新从资料库中找到了这盘音像资料，又看了一遍，看后记者唏嘘不已，片中所提的预警系统应该出现在上世纪的90年代前后。如果印度洋海啸受灾国拥有纪录片中出现的预警系统，即距今15年前的系统，那这次海啸能少伤亡多少人呢？
此次海啸后，一些西方游客选择了继续留在受灾地区度假，这对以旅游业为主的受灾地区是一个不错的支持，更大的支持应该是帮助这些受灾地区建立起以高性能计算为基础的预警系统。
说到地球大家园中我们邻居的情况，那么面对海啸，我们该怎么办呢？
从总体上讲，中国海域海水较浅，大陆架延伸较宽， 沿海岛屿屏障作用较大，发生严重地震海啸灾害的概率较小。尽管如此，为汲取印度洋地震海啸中的教训，利用地震海啸预警系统早预防、减损失，一些沿海城市，譬如天津市就决定在沿海建设地震监测预警中心、渤海海域地震监测设施，做到早发现、早行动，以增强抗御地震海啸灾害的能力。
这让人心宽，可记者还想到另外一个问题，海啸离我们较远，可洪灾却在我们的视野中经常出现，高性能计算能在预防洪灾的过程中扮演重要角色吗？
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