تعاون بين جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية ومركز الأرصاد لتحسين آلية التنبؤ بالطقس باستخدام الحوسبة الفائقة

يسعى المركز الوطني للأرصاد، بالمملكة العربية السعودية, من خلال التعاون مع المختبر الأساسي للحوسبة الفائقة في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية “كاوست”، إلى تقديم خدمات عالية المستوى في مجال التنبؤات الجوية، بالإضافة لتخزين البيانات وعمل النسخ الاحتياطي في مختبر الحوسبة في كاوست، وتطوير مهارات الحوسبة لباحثي المركز الوطني للأرصاد باستخدام الحاسوب العملاق شاهين ٢ في كاوست، وتدريب الجيل القادم من مهندسي المركز على صيانة مرفق الحوسبة الفائقة إدارته.

تطوير دقة التنبؤات الجوية عبر القوة الحاسوبية

استطاع المركز الوطني للأرصاد زيادة القوة الحاسوبية لمرفق الحوسبة الفائقة لديه بمقدار عشرة أضعاف من خلال تعاونه مع المختبر الأساسي للحوسبة الفائقة في كاوست الأمر الذي حّسن قدرة المركز على تقديم نتائج أسرع وأدق في التنبؤات الجوية، وكانت نقطة تحول مفصلية في تطوير خدماته.

نمذجة مفصلة للطقس

جدير بالذكر، أن شراء أجهزة حاسب آلي قادرة على عمل نمذجة مفصلة للطقس ليس بالأمر الهيّن، إذ يحتاج الأمر أجهزة حاسوبية مصممة خصيصًا لهذه الوظيفة، ويمكن أن تستغرق عملية الشراء سنوات، ولكن بفضل جهود علماء كاوست خصوصاً في مجال الخدمات الاستشارية في جميع مراحل التخطيط والتنفيذ والتقييم والاختبار، تم رفع القدرات الحاسوبية للمركز الوطني للأرصاد من ١٠ إلى ٣٨٠ تيرافلوبس (TFlops)، ولا يزال العمل مستمرًا مع كاوست في المرحلة الثانية لتطوير هذه القدرات إلى ١,٨ بيتا فلوبس (PFlops).

ستسمح زيادة القوة الحاسوبية للمركز الوطني للأرصاد بتشغيل نماذج التنبؤ بالطقس التي تغطي منطقة شاسعة تشمل الشرق الأوسط وأجزاء كبيرة من إفريقيا وآسيا، والتي يتم تحديثها كل ساعة، وهذا تطور ملحوظ عن القوة الحاسوبية السابقة التي كانت تغطي الشرق الأوسط وبعض المناطق المجاورة في إفريقيا وآسيا بمعدل أربع مرات في اليوم، هذا بالإضافة لتحسن رؤية أنماط الطقس من دقة ٧ كيلومترات إلى ١,٦ كيلومتر، مما يقدم تفاصيل أكثر وأوسع، يقول د. جيسو لي، مدير مرافق المختبر الأساسي لأبحاث الحوسبة في كاوست: “تتمثل مهمتنا في تطوير مرافق متقدمة وخبرات فنية في مجال الحوسبة الفائقة، ويسعدنا اتاحة بنيتنا التحتية لدعم قدرات المركز الوطني للأرصاد ومساعدته لتطوير بنيته الخاصة حتى يتمكن من تقديم خدمات عالية الجودة بصورة مستقلة”.

تحسين أنظمة التنبؤ الرقمي

ستمكن التطورات الكبيرة للمركز الوطني للأرصاد من تحسين أنظمة التنبؤ الرقمي بما في ذلك نماذج الطقس والغبار والمحيطات، بالإضافة إلى أنظمة التنبؤ الآني، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تتبع مسار وتطور العواصف الرعدية والرياح القوية، يقول محمد العمري، مدير التنبؤ الرقمي للطقس في المركز الوطني للأرصاد: ” يثمّن المركز الوطني للأرصاد الجهود الكبيرة التي بذلتها كاوست وفريق المختبر الأساسي للحوسبة الفائقة في الجامعة، ونأمل مواصلة هذا التعاون الذي سيصب في المقام الأول في مصلحة الوطن”.

إجراء أبحاث بيئية

لا يقتصر دعم المختبر الأساسي للحوسبة الفائقة في كاوست على المساعدة في ترقية مرافق المركز الوطني للأرصاد، بل يساعد المختبر مهندسي المركز في إجراء أبحاث بيئية على الحاسوب العملاق شاهين ٢ في كاوست والذي يتميز بسرعة فائقة تمكّن من استكشاف الظروف الجوية المختلفة مثل تلوث الهواء، وتحسين نماذج التنبؤ بالطقس دون تعطيل لعمليات التنبؤ والرصد اليومية للطقس والمناخ التي يقوم بها المركز.

باستخدام قوة حاسوب كاوست العملاق شاهين ٢، استطاع المركز الوطني للأرصاد العمل مع المركز الوطني الأمريكي لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) لتطوير وتنفيذ نظام تنبؤات جوية تشغيلي متخصص يوفر تنبؤًا متواصلاً لمدة عشرة أيام للغبار والعواصف الرملية في الوقت الفعلي، مقارنة بالنظام السابق الذي كان يقدم تنبأت جوية لمدة ثلاثة أيام فقط، يقول محمد العمري: ” أدى التعاون بين المركز الوطني للأرصاد وكاوست الى نقلة نوعية في عمل الأرصاد الجوية في المركز، واتاح لمنسوبيه فرصة العمل مع مجموعة من أفضل العلماء في مجال الحوسبة الفائقة فضلاً عن استخدام الموارد المتطورة للحاسوب شاهين ٢”.

تهيئة الجيل القادم من الشباب السعودي

أحد الأهداف الرئيسية للمركز الوطني للأرصاد، بخلاف التنبؤ بالطقس، هو تطوير قدرات مركز الحوسبة الفائقة وتهيئة الكوادر والخبرات الوطنية في هذا المجال، لهذا يولي المركز أولوية قصوى لتدريب مهندسيه خصوصاً في المرحلة قادمة من هذا التعاون بين المركز وكاوست.

يقدم مختبر الحوسبة الفائقة في كاوست تدريبًا متخصصاً لمهندسي المركز الوطني للأرصاد يمكنهم من معالجة نماذج الطقس، بالإضافة إلى تحسين وتسريع الوصول إلى ملفات النماذج على الحاسوب العملاق شاهين ٢، ولا شك أن تنمية هذه الخبرات الوطنية ستساعد على ضمان التمّيز في عمليات مركز الحوسبة الفائقة والتنبؤ بالطقس في المركز الوطني للأرصاد الجوية وفي جميع أنحاء المملكة.

يقول د. صابر فقي، كبير علماء الحوسبة ورئيس فريق كاوست: ” لقد كان من دواعي سرورنا العمل مع المركز الوطني للأرصاد وتقديم الدعم لمركز الحوسبة الفائقة الخاص بهم، بالإضافة لتدريب المهندسين السعوديين الشباب، الذين كانوا حريصين على التعلم ولديهم اهتمام كبير بالتقنيات الحالية والمستقبلية”.

مستقبل التنبؤ بالطقس والمناخ

يقدم مختبر الحوسبة الفائقة في كاوست خدمة تخزين البيانات الاحتياطية للمركز الوطني للأرصاد، بما في ذلك عمل نسخة مطابقة لنموذج الطقس الخاص بهم، ولتسهيل نقل هذه البيانات الاحتياطية والبحثية ، عمل فريق تقنية المعلومات في الجامعة مع شركة الاتصالات السعودية (STC) لإنشاء شبكة عالية السرعة مرتبطة مباشرة بالمركز الوطني للأرصاد تمكن من تسريع عملية النسخ الاحتياطي للبيانات في كاوست فضلاً عن الرابط المباشر للشبكة في حالة تعطل الحاسوب مما يضمن استمرار المركز بتزويد الجمهور والوزارات الحكومية بالتنبيهات اللازمة وتوقعات الطقس في الوقت المناسب.

يشير د. دانيال أسيفيدو فيليز، المدير التنفيذي المؤقت لمختبرات كاوست الأساسية والبنية التحتية البحثية: “أظهر تعاوننا مع المركز الوطني للأرصاد إلى وجود طلب قوي لخدمات الحوسبة الفائقة وللخبرات الفنية عالمية المستوى في هذا المجال، ونحن في كاوست ملتزمون في تطوير المواهب المحلية وتمكين مرافق الحوسبة الفائقة التي تلبي احتياجات المملكة الحالية والمستقبلية.”

ويقول د. أيمن غلام، الرئيس التنفيذي للمركز الوطني للأرصاد الجوية: “هذا النجاح يفتح الباب أمام مزيد من التعاون مع كاوست في عدة مجالات، فضلاً عن المشاركة في البحث والتطوير لأعمال الأرصاد الجوية في المملكة العربية السعودية”.