“信息高铁”助力构筑巨灾模型

    我国是世界上受自然灾害影响最严重的国家之一。据统计，2019年中国自然灾害以洪涝、台风、干旱、地震、地质灾害为主，全年各种自然灾害共造成1.3亿人次受灾，直接经济损失3270.9亿元。自然灾害防控，信息技术能够做什么？

    大家可能对天气预报等基于模型和算力的预测预报技术比较熟悉，除了这些，信息技术在自然灾害防控中还有很多其他应用，比如对我国加快推进巨灾保险有着非常重要的现实意义。今天，笔者给大家介绍的就是“信息高铁”在巨灾保险中的应用。

    说到“信息高铁”，先要说说“信息高速公路”。20世纪90年代，美国提出了“信息高速公路”（互联网）建设行动计划，带动了全球互联网产业的诞生和蓬勃发展。为突破美国规划的“信息高速公路”技术体系制约，中国科学院计算技术研究所（以下简称“中科院计算所”）提出了符合中国国情的“信息高铁”计划。相比“信息高速公路”，“信息高铁”更强调数据处理的“吞吐量”（计算又快又多又稳）和“服务保障”（像高铁一样有保障的计算和网络）。

    “信息高铁”的核心技术是高通量计算。高通量计算充分利用了“体系结构级的数据流思想”，强调高并发、强实时、全局可调、内构安全等特征，天生适合“吞噬”海量大数据。万物互联时代的数据中心需要算得多、算得快、算得稳的新型信息基础设施，而这正是“信息高铁”计划的目标。该计划围绕完整的高通量计算技术体系，从核心高通量通用芯片、数据流加速芯片、高通量服务器、高通量计算中心等多个方面，构建有中国特色的信息产业核心设备和基础设施。

    目前，中科院计算所联合北京中科睿芯科技集团有限公司已完成高通量计算机原型系统研制，包括高通量系列加速芯片、高通量视频流处理节点、高通量机群、城市高通量计算中心等产品形态，形成了从芯片、加速卡、一体机到数据中心的一整套高通量产品线。目前已在深度学习、高通量音视频处理、科学大数据处理、信息安全检测、生物信息处理、大规模图数据处理等典型场景开展示范应用，未来将逐步拓展到更多行业场景中，让“信息高铁”技术在国民经济主战场发挥重要作用。

    那么，它是如何应用在巨灾保险中的呢？我们知道，自然灾害具有突发性，防治固然重要，但总有防不胜防的时候。这时候，保险就可以发挥重要作用，将人民群众的财产损失降到最低，对于灾后重建、尽快恢复正常生产生活有至关重要的作用。目前，国际巨灾保险补偿率平均为30%，而我国巨灾保险补偿率却不足5%，2008年汶川地震的保险赔付仅占总经济损失的0.2%。由此可见，我国加快推进巨灾保险有着非常重要的现实意义。

    巨灾模型是巨灾风险量化的关键，其功能可以普遍理解成是借助计算机技术以及现有的人口、地理及建筑等方面信息，来评估自然灾害或其他人为巨灾对于给定区域可能造成的损失。目前，国际上在巨灾模型行业有影响力的主要有三大公司，即：AIR环球公司、RMS风险管理公司和EQECAT公司。为了加快我国的巨灾风险管理体系建设，中国人保财险于2006年开始使用AIR环球公司的中国地震模型，中国再保险集团于2010年引入RMS风险管理公司的中国地震模型。

    然而，不同的巨灾模型对同样的风险组合，其评估结果却存在明显差异。一方面是由于巨灾事件低频高强，加上计算机算力瓶颈的限制，模型在很多方面都需要对实际情况进行假设和简化；另一方面，国外的巨灾模型缺乏中国的实际数据，巨灾风险难以量化。面对风险大、看不清、难量化的自然灾害，亟待研发符合中国国情的巨灾模型。

    巨灾模型的科学性对于自然灾害的风险评估十分关键，而建设符合中国国情的巨灾模型，需要构筑一个开放共享的巨灾大数据平台，其依赖于“信息高铁”的科技赋能作用。

    “信息高铁”支持从处理器芯片、系统软件、算法平台到实际应用的垂直协同优化，针对大数据处理平台和深度学习平台等实现了高效集成，相比于传统的信息基础设施，在实时大数据分析、大规模图数据处理等方面具有明显优势。

    依托于信息高铁，一方面可以加速聚合各类自然数据、社会活动数据，构建并持续丰富巨灾数据库，为中国巨灾模型的研发奠定坚实的数据基础；另一方面，为了实现高精度的巨灾模拟，需要对地震、台风、洪涝等自然灾害的万年事件集进行模拟计算，“信息高铁”可以提供高通量的算力服务，满足巨灾模型研发过程中海量数据采集、传输和处理的全局可控的高效处理需求。因此，在“信息高铁”框架下开展巨灾（模拟）风险模型的研发和应用，对于我国城市巨型灾害预测有着重要实践意义。

    就在2020年7月29日，中科院计算所与中再巨灾风险管理股份有限公司签署战略合作框架协议。依照约定，双方将依托各自优势资源，构建以巨灾高通量计算为中心的“信息高铁”SaaS服务平台，为城市治理和保险公司巨灾业务提供服务，助力国家智能化风险管理体系建设。据中科院计算所研究员、中科睿芯董事长范东睿介绍，双方此次牵手，将在巨灾风险模型联合研发、巨灾模拟模型和算法优化、巨灾风险模拟、应用部署及巨灾风险管理大数据分析等方面进行广泛合作。中国工程院院士、中科院计算所所长孙凝晖表示，高通量计算系统擅长实时大数据分析、大规模图数据处理等，以此为支撑，有望在巨灾模拟、气象模拟等领域形成“信息高铁”城市治理场景的核心技术。

    依托于“信息高铁”，中再巨灾和计算所研究团队目前正在盐城高通量计算中心开展地震、台风、风暴潮等巨灾模型的研发和部署，万年事件集巨灾模型的计算效率已经获得数量级的提升，达到了全面提速的效果。未来，还将联合国家气象局、台风所、水科院等研究机构在“信息高铁”框架下研发降水场、风暴潮和洪水引起的内涝等模块以及各类易损性曲线，打造国际上唯一综合考虑风、水、风暴潮等因素的商业化巨灾模型，加速我国巨灾风险管理体系建设。

    （作者：曹华伟，系中国科学院计算技术研究所副研究员）