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超级电脑绘「春牛图」

林静芝

大家可有留意到「通胜」内的一幅「春牛图」？「春牛图」可算是古时的一种天气预测。图中牵牛的小孩若是赤著双脚，那就表示来年的雨水多﹔若是双脚穿鞋的，就表示雨水少，而单脚穿鞋的表示雨水正常。自古以来，天气与人类的生活是息息相关的。在科技未发展成熟之前，人类就凭著天赋的触觉和观察力，试图了解大自然的奥秘，探讨其规律及与现象之间的关连。

在十九世纪初还未有发明电脑时，科学家已坚信天气的变化是可以凭一些物理定律和数学方法计算出来的。当时，科学家估计需要六万四千人以一天时间才可以计算全球未来一天的天气变化。随著科技的发展，要计算天气变化已不是妙想天开的事情。要计算天气变化，我们就要知道大气的状态。粗略描述的话，知道温度、气压、风向、风速和湿度便足够了，但要更仔细的话，就要加入如云、雨、雪、霜、化学成份等等。大约在二十多年前，科学家己经成功地利用电脑计算大气的粗略变化。但影响人们生活较大的天气是云、雨、雪等，若要电脑天气预报更好地为人类服务，便需要精确的物理过程和超级电脑来处理庞大的数据了。

天文台在今年七月购置了一台克雷(CRAY SV1)超级电脑。这台电脑有十六个中央处理器，最高运算速度达二万一千MTOPS (MTOPS即理论上每秒可以进行一百万次运算)，它是香港现时最快的电脑之一。

在超级电脑的发展历史里，相信以超级电脑「深蓝」(DEEP BLUE)在象棋赛中击败国际棋王的例子最为人熟悉。「深蓝」的运算速度令人咋舌。表面上，结果好像显示人最终都是输了给机器，但实际上，关键在于设计奕棋程式和电脑硬件的人，他们才是胜利者。人最终没有输了给机器，是输了给善用电脑科技的人。这是集合了科学和科技的大成来尽量提高电脑的运算速度与时间竞赛，得使可以在奕棋的时限内推算更多的后著。预测天气也是和时间竞赛，现时，美国国家大气研究中心用来模拟全球天气变化的超级电脑比「深蓝」还要快五倍。

要好好地利用电脑计算出来的天气预测，必须尽量提早让计算结果出现在预报员的眼前。试想，若果一组以星期一的天气资料来推算未来两天的天气预测，需要一天的时间来计算，到了星期二的早上才有结果，那么它的用处便大打折扣了。

对于我们来说，不同的天气状况彷佛代表著不同级数的对手。一些影响范围较广和寿命较长的天气系统，例如冬季季候风等，我们用电脑模拟天气变化过程的效果甚佳，但是对于影响范围较小和寿命较短的天气系统，例如是春夏的暴雨和雷暴等，对手非常强，我们必须软硬兼备才能迎战，软的是指预测天气的程式软件，亦即我们常说的数值天气预报系统，内里有模拟天气变化的模式，而硬的就是用来运行这套系统的超级电脑了。超级电脑会计算大气的变化，制作出地面和高空的气象图给预报员参考，这些气象图彷佛是现代版的「春牛图」，不同的是预测的不是全年的雨水多寡，而是未来一两天每小时的天气情况。

从前在数值天气预报课题上解决不了的问题，如今很多都已解决了。现在困扰著我们的问题，或许经过相当时日，我们的子子孙孙会利用当时的科学技术轻易地解决。然而，世上有解之不尽的难题，人类有满足不完的欲望，或许就是这些推动力，令人类不断地进步吧。试幻想，在未来的世界里，人们案头日常使用的可能全是现今所谓的"超级电脑"。天文台能在电脑网络上瞬即告诉我们任何地方，任何时刻准确的天气，新的满足带来更新的追求，届时，不知道我们的子子孙孙又要些什么了。

﹝文汇报 1999年11月19日﹞