Учёные из Новосибирска создали инструмент для быстрого численного моделирования распространения волны цунами — сопроцессор для персонального компьютера, по производительности сопоставимый с суперкомпьютерными вычислениями. Уникальная технология поможет в течение нескольких минут после землетрясения получать оценку ожидаемого распределения высоты волны вдоль побережья, сообщает издание «Наука в Сибири».

Когда происходит землетрясение, геофизические службы определяют два параметра: координаты эпицентра и магнитуду (характеристику количества выделившейся энергии). При этом известно немало случаев, когда при одинаковой магнитуде сейсмических событий, происходящих примерно в одной и той же точке, одни вызывали разрушительные волны, а другие нет. На то, произойдет ли цунами, влияют профиль глубин, над которыми распространяется волна, и вызванное землетрясением возмущение поверхности морского дна.

Кроме того, расчёты в основном делаются на данных, поступающих с датчиков, размещённых на дне океана. Несмотря на то, что датчиков сейчас много, они не всегда оказывается в той точке, где происходит землетрясение; а в модель закладывается время, за которое волна доходит от эпицентра до приборов. А ведь необходимо как можно быстрее понять, куда и как быстро эта волна пойдёт дальше. Существенно сократить время такого прогноза помогают современные средства аппаратного ускорения расчетов.

Именно это и разработали учёные Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с коллегами из Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Они создали специализированный аппаратный ускоритель для быстрого численного моделирования распространения цунами. Специальная печатная плата в составе обычного персонального компьютера (ПК) позволяет добиться производительности, сопоставимой с суперкомпьютером, при решении конкретной задачи расчёта распространения волны. Алгоритмы загружаются в память при каждом включении компьютера, то есть их можно активировать по необходимости.

В отличие от энергозатратных суперкомпьютеров, ПК с установленным ускорителем может работать от резервного питания, что критически важно при авариях. Так, землетрясение в Японии в 2011 году привело к частичной остановке электроснабжения. В этих условиях невозможно воспользоваться суперкомпьютером, даже если он есть. В отличие от него, ПК значительное время может работать от источника бесперебойного питания.

Разработанная технология позволяет на ПК за 25 минут рассчитать движение волны через весь Тихий океан с шагом сетки в одну географическую минуту. Это особенно актуально для прибрежных зон Сахалина, Камчатки и Японии, где волна после землетрясения может достичь берега за такое время (важно – есть время на спасение тысячи людей). При этом точность прогнозирования расчёта цунами составляет примерно 90%.