В наше время узнать погоду проще простого: включи радио, телевизор, посмотри газету. Сегодня почти вся планета покрыта сетью метеостанций. Данные этих станций и спутниковая информация сводятся воедино в крупных метеоцентрах, вооруженных мощными компьютерами. Для пользователей мировой компьютерной сети — Интернета — мгновенное предсказание погоды стало будничной реальностью. Можно войти в сеть Гидрометцентра России и узнать погоду для любого региона нашей страны. Прогнозы эти четырехдневные, точность погоды на завтра по России — 94 процента, на три дня вперед — 85 процентов. Чего еще желать?
Желать остается многого. Например, как узнать погоду на месяц вперед? Или, скажем, на предстоящую весну? Вот это как раз и невозможно. И чем дальше мы хотим заглянуть в будущее, тем недостовернее становится прогноз. А уж предсказание климата на XXI век — дело вовсе туманное.
Мириады вычислений
Климат планеты зависит от огромного количества факторов. Температура океанских вод, ветры у поверхности Земли, мощные скоростные потоки в верхних слоях атмосферы, холодные и теплые морские течения, области высокого и низкого давления, содержание в атмосфере газов, удерживающих земное тепло, запыленность воздуха, круговорот химических веществ в биосфере — все это ежедневно, ежечасно формирует погоду. Так что для предсказания климата даже на день вперед требуется огромное количество вычислений.
Необходимость привлечения колоссальных вычислительных мощностей для метеорологических прогнозов первыми поняли еще в двадцатые годы два крупных математика — Александр Александрович Фридман, создатель советской школы динамической метеорологии, и англичанин Льюис Фрай Ричардсон.
В 1922 году Ричардсон выпустил книгу «Предсказание погоды с помощью числового процесса». Перед его мысленным взором вставал огромный амфитеатр, заполненный «64 тысячами вычислителей, которые определяют погоду по всему земному шару». (Под вычислителями подразумевались люди, вооруженные счетами, логарифмическими таблицами или логарифмическими линейками.) «Работа вычислителей по каждому региону, — писал дальше Ричардсон, — координируется администратором более высокого ранга... Как только данные по будущей погоде рассчитаны, четыре старших клерка на центральной кафедре собирают их и передают по пневматической почте в тихую комнату. Там данные кодируются и передаются по телефону на радиовещательную станцию».
Видение Ричардсоном будущего было смелым и замечательным: он понял, что архитектура вычислительной системы должна отражать существо решаемой проблемы, — то есть нащупал именно тот принцип, на котором будет строиться компьютерная техника семьдесят лет спустя. Однако чего Ричардсон не смог предвидеть — так это того, что для точного глобального прогноза погоды требуется около квадриллиона вычислений. Шестидесяти четырем тысячам «человеческих компьютеров» понадобилось бы более тысячи лет, чтобы рассчитать прогноз погоды на следующий день!
