中科院大气物理研究所大科学装置 | “地球系统数值模拟装置”自主研发的海洋环流模式LICOM获得第一届中科院先导杯并行计算应用大奖赛一等奖
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2020年8月26日第一届中科院先导杯并行计算大奖赛落幕 ， 由中国科学院大气物理研究所和中国科学院计算机网络信息中心组成的“涡分辨率海洋环流模式LICOM”团队 ， 获得了开放应用赛道一等奖 。 团队成员主要来自“地球系统数值模拟装置”海洋模式研发团队 ， 包括王鹏飞、林鹏飞、姜金荣、刘海龙等专家、学者和多名研究生 。2020年3月启动的中科院先导杯并行计算大奖赛 ， 旨在突破计算机软件环境与学科应用方面的瓶颈 ， 充分发挥超级计算对于科学发现以及科技创新的驱动力 。 大赛由曙光公司协办和技术支持 ， 目标计算平台与国家“十二五”重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”相同 。 大奖赛吸引了全国200多个重点高校、科研机构、知名企业的近500支战队、601名选手参赛 ， 最终46支参赛战队从中脱颖而出进入决赛 。 依托于重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”、重点基金《涡分辨全球气候海洋模式及海洋气候效应研究》（41931183）和中科院先导专项 ， 团队成员通力合作 ， 于2020年4月将LICOM3在昆山超算中心等系统上移植成功 ， 5-7月继续优化和测试 ， 进入历次月度应用赛道排行榜 ， 并最终取得应用赛道一等奖的好成绩 。LICOM3是我国唯一自主发展的海洋环流模式 ， 其发展已有30年历史 ， 在大气物理研究所和LASG国家重点实验室的大力支持下 ， 历经5次更新换代 ， 现已发展成为适应不同研究场景的高低分辨率可选、全球-区域可选的模式系统 ， 应用于海洋科学研究和海洋环境预报等方面 。 同时 ， LICOM3是地球系统模式CAS-ESM和物理气候系统模式CAS-FGOALS的海洋分量模式 ， 广泛应用于气候模拟和气候变化预估等研究领域 。在此次比赛中 ， 使用C++/HIP/F90混合编程的方式将CPU版本LICOM3改写 ， 成功实现了LICOM3模式的HIP版本(LICOM3-HIP) ， 其中90%以上的模式计算量由GPU完成 。 基于LICOM3-HIP实现了一个1/20度（约5km）的全球海洋模式版本 ， 基准规模（384卡）测试计算速度可以达到CPU版的42倍；全机规模（26200卡）测试 ， 可以实现2.7（模式年/天）的模拟速度；并初步完成了14年的积分 。 结果分析表明 ， 模拟得到的海表高度和海表面温度等结果正确 ， 可以有效加强未来各方面应用 ， 并为模式分辨能力向公里级挺进奠定基础 。 这是国际上首个利用C++/HIP语言移植到异构平台上的海洋环流模式 ， 为今后数值模式系统更好地利用异构体系结构的超级计算机平台提供了重要参考 。
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