​「气象科普」“银河-Ⅱ”巨型计算机的诞生，让“中期数值天气预报”梦想成现实

「气象科普」“银河-Ⅱ”巨型计算机的诞生，让“中期数值天气预报”梦想成现实！

如今，人们在长假出行前，总是习惯通过手机查询未来一周的天气。他们很难想象，就在二十多年前，我国对中期（未来10天以内）天气的准确预报，还只是一个梦想。

在技术的进化史上，1992年11月18日是值得铭记的一天。这一天，中国自主研发的“银河-Ⅱ”巨型计算机诞生了。同时，中期数值天气预报业务系统作为首个应用试算成功，登上历史舞台。

1993年10月，我国首台银河-Ⅱ巨型计算机以及中期数值天气预报新业务系统投入运行，这标志着我国天气预报水平取得重要突破。图为德国气象局局长莫尔代表世界气象组织基本系统委员会咨询工作组在会上发表讲话。

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“小马拉大车”，中期预报曾历经艰难

作为我国第一台计算速率达到10亿次的通用并行巨型计算机，“银河-Ⅱ”达到了20世纪80年代末的国际先进水平。而中期数值天气预报与它结缘，还有一段曲折的故事。

20世纪80年代，数值预报已成为国际天气预报主流发展趋势，而我国的中期数值天气预报系统尚未建立，亟待开发。

在这样的背景下，一系列发展计划出台：中期数值天气预报列入“七五”国家重点科技攻关计划，预报系统建设项目也通过了审批立项。

中国工程院院士李泽椿时任国家气象中心主任，也是这一项目的主要负责人。建设中期数值天气预报业务系统，是面向世界尖端科学的挑战。

在众多专家参与论证下，一个庞大的设计方案逐渐成型：装备高性能计算机、研发数值预报系统、引进并消化吸收先进技术……

但中期数值天气预报业务系统要在巨型计算机上运行，现有的机器远远无法满足需求。更大的难题是，当时，进口机器的渠道也被限制，美、英、法、意、德、日等20多个国家组成的巴黎统筹委员会，对社会主义国家实行禁运和贸易限制，不同意将机器卖给中国。

深知这项工作重要性的李泽椿，选择了软件研发与硬件研制双管齐下的策略。

为解燃眉之急，气象部门采用“小马拉大车”的办法，将本应在巨型计算机上完成的研发工作，提前在现有的“M—360”中型计算机上进行。这台机器经过扩体升级，首先完成科研攻关任务，实现中期数值天气预报系统的准业务运行。

科研“抢跑”，后勤也要紧紧跟上。巨型机可以迟到，但不能缺席。1988年3月，气象部门作为第一个用户，与国防科技大学签订研制“银河-Ⅱ”10亿次巨型计算机的合同。紧张的技术攻关就此展开。

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迎难而上，“银河-Ⅱ”在逆境中诞生

研制巨型计算机，毫无疑问是一项复杂困难的任务。而在当年特殊的历史背景下，人们面临的挑战尤其严峻。

当时，巨型计算机技术垄断现象严重。掌握技术的少数发达国家采用“一卡二冲”的策略限制其他国家发展。

“卡”就是拒绝出口高出对方技术水平的计算机，增加其发展难度。

“冲”则尤为可怕，指当对方研发出某个档次的计算机时，便放开限制大量出口低于这个档次的计算机，以低廉的成本冲击对方刚刚建立起来的技术基础。

在我国研制出首台巨型计算机——计算能力达到每秒1亿次的“银河-Ⅰ”后，国外便有大量此类降档机器涌入我国市场。

“银河-Ⅰ”巨型计算机。

面对这样困难的形势，曾成功研制“银河-Ⅰ”、实现我国高性能计算机零突破的国防科技大学再次承担重任。

研制团队在国内首次采用50兆赫的工作频率和4个高性能处理机并行处理结构。

当时，这个结构相当“大胆”——频率上升意味着机型的结构要更为紧凑，布线不仅要短，而且要尽可能少。“银河-Ⅰ”一块电路板有7层，单面安装百余个器件，在当时已被认为到达了极限。而“银河-Ⅱ”要求在一本杂志大小的电路板上布出数千条线、安装数百个器件，难度可想而知。

当年，“银河-Ⅰ”的电路板图由近百名知青精心绘制。但精细度进一步升级后，手工操作已经无法满足“银河-Ⅱ”的高要求。

此时，中国计算机并行算法研究与应用创始人之一、时任“银河-Ⅱ”应用软件主任设计师李晓梅，应用研究十年的计算机辅助设计系统，绘制出了4万多张精密图纸，解决了研制的一大难题。

最值得一提的，无疑是“银河-Ⅱ”研制过程中的“同步进行法”。国家气象中心作为用户，全程参与其中，在研制机器的同时，着手开发中期数值天气预报系统。这种“同步进行法”，在这一巨型计算机系统问世后，很快便投入正式运行。而在常规情况下，从计算机研制成功到应用软件投入运行，还有很长的路要走。

“银河-Ⅱ”巨型计算机。

如今，我国研制的“神威·太湖之光”已经多次蝉联国际超算榜首，而气象部门的数值预报系统，以及支撑其运行的超算也经历了多次升级换代。当今的预报准确率与计算能力，已经达到了当年难以企及的高度。中期数值天气预报系统成功搭乘“银河—Ⅱ”运行则作为一座光辉灿烂的里程碑，令人永远难忘。