2025-10-16 18:05:51 中华网
近日，华东师范大学成功研发基于GPU加速的FVCOM(Finite Volume Community Ocean Model)模型，现联合北京积算科技有限公司(以下简称“积算科技”)推出FVCOM GPU加速版的免费试用服务。
FVCOM模型在海洋预报、海洋工程与作业等领域应用极为广泛。以国内外近海海洋预报业务为例，FVCOM已经成为我国沿海省、市、区各级海洋预警预报部门开展业务化预报工作的主要模型选择。华东师范大学相关团队长期致力于海洋数值模型的研发与应用，是国际先进海洋数值模型FVCOM开发团队核心成员，主持开发了FVCOM中多个核心模块，聚焦于高浓度泥沙、物理-生物地球化学耦合过程、台风风暴潮等方面的研究，并在长江河口、黄海、浙闽沿海、珠江口、德国汉堡港、越南岘港等国内外典型河口海岸区域开展了相关合作应用，相关成果也为自然资源部东海分局、南海分局、上海市海洋局、中国水利水电科学研究院等单位的黄海浒苔防治、风暴潮预报、咸潮入侵防御、水质预报等方面提供了多项技术支撑。
河口海岸是人类生活的高度聚集区域、全球经济的核心地带，也是风暴潮、赤潮、绿潮等海洋灾害的频发区域。因此，为灾害过程防御提供技术支撑的数值预报系统需要满足“精确、及时、高效、稳定”等多方面的需求。而随着集合预报模型的发展，其计算量也急剧上升，比如在集合预报中计算量与集合样本数量成正比，是单个模型计算的数十倍，超大的计算负载给预报业务单位和算力中心带了极大的压力。同时河口生态、生物地球化学过程模型具有变量多、过程复杂的特点，其计算量一般是动力模型的10倍以上，而众多近海工程模型达到了米级分辨率，进一步造成了模型计算量急剧上升。
支撑FVCOM的计算架构主要采取基于CPU的多核计算节点扩展方案，即增加核数、节点，但这也提高了数值模型应用和拓展的门槛。随着GPU性能的大幅提升和日益普及，传统数值模型也在持续发展中不断进行转型和创新。面对计算量剧增的挑战，为了解决数值模型计算负载剧增这一难点问题，华东师范大学相关团队调研分析了目前主要的GPU加速计算技术，结合FVCOM模型代码的复杂度，创新开发出支持GPU加速的FVCOM模型。升级后的模型支持正压、斜压、泥沙、植被等关键模型，并支持全部外部驱动包括风场、热通量、降雨、离线流场、嵌套文件的高效传输，也可进行不同算力精度计算的自由切换。迁移后的模型相关的输入、输出和控制文件未发生任何变化，可以适用于原有FVCOM的相关应用。
加速对比测试选择10万、35万、100万、150万水平方向网格等模型，采用企业级大显存GPU进行加速计算，相对于X86 CPU的单核计算速度，分别达到了48、77、139和135的加速比，显示了对先进精度模式的良好加速效果。在多个GPU计算节点的情况下，也可采用创新并行模式支持多GPU并行计算。且经过验证，该模型的计算精度与基于CPU的数值模型完全保持一致(图2)。
图1 FVCOM GPU加速实验结果
图2 GPU-CPU模型结果对比
目前，海洋预报业务的发展趋势是不断提升对预报精度与时效的要求，二者都意味着巨大的算力需求。而FVCOM GPU加速版是应对实际应用中算力需求剧增挑战的有效途径。采用GPU加速的预报模型可以将预报时效从小时级别降低到分钟级，甚至秒级。显著的效率提升也释放了模型进一步采用更高网格分辨率从而提高模拟精度的潜力。
积算科技诞生于全球生成式AI浪潮，专注于智能算力服务市场，致力于成为中国最具价值的智能算力服务商。公司拥有万卡级先进智能算力资源池，提供裸金属、智能算力系统、专属智能算力系统等算力服务产品，适用于大模型训练与推理、算法研究、大数据分析、自动驾驶、智能科学计算等多元场景。其运维和服务团队具备大规模智能算力系统设计建设、大模型开发应用及性能优化能力。在前沿的AI for Science方面，通过和各学科方向的单位合作，实现AI+材料、AI+流体、AI+气象等大量算法创新，成果在国际重要学术期刊上发表，具备强大的联合客户开展前沿算法创新的实力。
华东师范大学此次携手积算科技，提供FVCOM GPU加速版试用服务，为广大科研、预报和工程等领域提供相关模型的试用。积算科技算力平台结合GPU加速模型，能够极大地降低河口、海岸、海洋研究和工程应用领域进行数值模拟所需的硬件门槛，不仅直接助力了海洋预报、水利工程等具体应用领域，也为海洋模型系统向人工智能模型转型以及人工智能海洋学的发展提供了关键的基础数据生成工具和方法，是人工智能技术进一步应用于海洋与河口海岸领域的重要基石。
目前，积算科技已经开通FVCOM GPU加速版线上服务，并提供免费试用支持。试用申请链接：https://www.icompify.com/inform_zhuce.thtml。
