海量數(shù)據(jù)驅(qū)動下的高分辨率海洋數(shù)值模式發(fā)展與展望
關(guān)鍵詞：海洋數(shù)值模式 海量數(shù)據(jù) 物理參數(shù)優(yōu)化 高分辨率 深度學(xué)習(xí)
摘要：海洋數(shù)值模式是定量描述海洋物理現(xiàn)象及其變化的數(shù)值模型,也是海洋與氣候研究、預(yù)測的核心工具。隨著海洋觀測的不斷投入與積累、對海洋認識的不斷深入,特別是在高性能計算技術(shù)的支撐下,海洋數(shù)值模式已有了長足進步,正朝著高分辨率和多物理過程的方向發(fā)展。隨著分辨率的提高、物理過程的細化,海洋數(shù)值模式的發(fā)展面臨著多個方面的挑戰(zhàn)。當(dāng)前,海洋數(shù)據(jù)數(shù)量和種類不斷增多,同時超級計算機、高性能計算和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)的快速發(fā)展,為海洋數(shù)值模式的突破提供了機遇與挑戰(zhàn)。本研究回顧了海洋數(shù)值模式的發(fā)展現(xiàn)狀,梳理和分析了其發(fā)展中遇到的大規(guī)模高效并行計算和參數(shù)優(yōu)化這兩個關(guān)鍵問題,探討和展望了當(dāng)前海量數(shù)據(jù)驅(qū)動下海洋數(shù)值模式的發(fā)展趨勢。提出計算負載均衡、計算與I/O重疊的并行流水線設(shè)計以及降低全局交換的算法改進是當(dāng)前突破高分辨率海洋模式大規(guī)模高效并行效率的關(guān)鍵。從海洋科學(xué)、高性能計算以及深度學(xué)習(xí)深度交叉融合的角度,提出了實現(xiàn)海洋科學(xué)與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合的6個途徑,在此基礎(chǔ)上,探討了基于深度學(xué)習(xí)的參數(shù)化優(yōu)化可能實現(xiàn)的途徑。
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