气象科技管理信息系统

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首套国产气象高性能业务系统（派-曙光）

成果评价编号： 中气科成评[2025]047
评价结果： 优秀二等
成果名称： 首套国产气象高性能业务系统（派-曙光）
完成单位： 国家气象信息中心
成果形式： 应用研究和技术开发类-系统
研究领域： 气象信息
评价年份：
完成人： 孙婧、沈瑜、李娟、肖华东、魏敏、张新诺、王彬、韩同欣、肖洒、顾文静、刘立明、邓帅、赵春燕、常飚、刘春花
成果简介： 派-曙光高性能计算机系统是“十四五”气象核心业务平台，全面支撑了中国气象局数值预报业务发展、科技创新及气象服务保障。作为首套承担实时业务的国产自主可控超算系统，在气象信息发展史具有里程碑意义。
该成果①自主设计了高可靠双子系统对称架构，显著提升业务稳定性；②创新性发展资源调度管理方法，实现资源高效均衡使用，保障业务、研发及重大任务有序开展；③首次模式计算引入GPU异构算力，并实现模式核心模块的GPU移植优化，促进模式自主创新探索并构建智算雏形；④自主建立了完备的气象超算支撑软件生态，显著增强模式应用全栈支撑软能力；⑤创新性建立气象超算建设与评估体系，已成为我国超算系统建设的标杆。
派-曙光是首套国产实时业务超算系统，在架构设计、算力融合、资源管理、支撑软件研发等方面实现重大创新。
1、自主设计适用气象应用的高可靠系统架构，保障业务连续稳定运行。针对气象应用特点特别是实时业务高可靠性要求，设计双子系统对称高可靠架构，基于单一系统实现预报业务同城备份，数据为中心并兼顾业务科研布局及性能。系统上线七年未因故障影响业务时效，可用率超99.5%，2024年4月业务分区重大故障，实时业务无缝切换科研分区，确保业务连续性。
2、首次引入GPU异构算力，实现模式新兴架构下探索，构建气象智算雏形。首次在数值模式计算领域融合GPU异构算力，完成GRAPES及BCC_AGCM核心模块GPU移植优化，探索了CPU+GPU异构并行计算转型，并为后续气象AI融合应用赢得先机，现已支撑气象中心天气雷达三维风场低空经济应用。
3、研发算力资源高效调度管理新方法，充分发挥资源效能。建立面向气象应用的资源调度管理方法，实现近十万CPU核及日均25万作业的科学有序调度和资源均衡高效使用，有效满足业务与研发混合应用的复杂需求，保障业务稳定运行并有效提高模式研发效率，全面支撑模式应用及全球大气再分析及实况等重要任务研发及业务化。
4、自主研发气象超算支撑软件生态，实现“硬件-软件-应用”全栈协同。基于国产算力建立适应气象应用的软件、数据和运行环境，实现系统统一监控、用户管理及资源管理，适配先进计算技术，支撑天气及气候模式性能提升超2倍。提供模式代码协同管理和中试环境，全面提升对数值模式特别是研发的支撑软能力。
5、首创全面科学的气象超算建设与评估体系，树立行业规范。包括：系统综合评价标准，涵盖计算、存储、网络、软件等200+条技术指标；系统测试基准，涵盖4大类11小类300+项测试；接收测试标准，涵盖系统基准、应用性能、功能等多维度。为气象超算建设提供标准化评估依据，已成为我国超算建设范本。
派-曙光系统作为“十四五”气象核心业务平台，解决了当时气象业务发展急需的算力需求，中国气象超算规模及应用能力跃居世界气象部门前列。
多年业务运行证明派-曙光的双子系统对称架构、高效资源调度管理、模式支撑软件生态等技术的先进性，全面保障了数值业务持续稳定运行，支撑中国数值预报业务发展和科技创新，在建党百年庆典、北京冬奥会等重大活动保障和气象防灾减灾服务中发挥重要作用，培养一批高水平人才。
派-曙光系统为具有自主知识产权的CMA数值预报业务体系的形成发展提供核心支撑。2018年支撑GRAPES全球四维变分同化系统业务化，我国进入资料同化技术主流行列；2019至2023年支撑全球预报从GRAPES_GFS2.3到CMA-GFS4.0快速迭代，预报天数提高至8.1天，水平分辨率提升至12.5KM；支撑BCC_CSM、BCC_AGCM核心气候模式性能及并行度大幅提升，运行时间缩短为原有30%左右。
派-曙光系统是国产超算技术的重大创新突破与应用，位列当时全球超算TOP500第68位，提升了社会公众对气象现代化的认识理解，是数值模式全面国产化的重要过渡，对气象信息核心技术国产自主创新具有重大意义。
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