Учёные разработали высокодетальный цифровой аналог Земли, который служит для комплексного и качественного моделирования системы нашей планеты. Этот инструмент предназначен в частности для разработки мер по адаптации к климатическим изменениям.
Этот цифровой эквивалент Земли создан для предсказания будущего состояния земной системы и предоставления важной информации для принятия решений в области политики. Эту инициативу предложили европейские ученые и эксперты в области компьютерных наук из ETH Zurich в рамках нового стратегического документа.
В рамках стремления Европейского союза достичь климатической нейтральности к 2050 году, были запущены программы "Green Deal" и "Digital Strategy". Проект "Destination Earth", начатый в 2021 году и рассчитанный на десять лет, направлен на создание точной цифровой модели Земли для точного отражения климатических изменений и возможных катастроф.
Цифровой двойник Земли будет постоянно обновляться с использованием данных наблюдений для повышения точности модели. К традиционным данным о погоде и климате добавляются новые данные о человеческой деятельности. Эта "модель земной системы" будет реалистично отображать все процессы на поверхности Земли, включая влияние человека на управление ресурсами и физические процессы в системе Земли.
Цифровой двойник Земли разрабатывается как инструмент для планирования и тестирования сценариев, демонстрирующих устойчивое развитие и обеспечивающих обоснованную основу для формирования политики. Петер Бауэр из Европейского центра прогнозирования погоды на средние расстояния (ECMWF), один из инициаторов проекта, объясняет, что такая система поможет, например, оценить эффективность строительства дамбы в Нидерландах. Цифровой двойник также будет использоваться для стратегического планирования в области обеспечения пресной воды и продовольствия, а также для размещения ветряных и солнечных электростанций.
Проект Destination Earth реализуется совместно ECMWF, Европейским космическим агентством (ESA) и Европейской организацией по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT). Климатологические и метеорологические аспекты цифрового двойника разрабатываются в сотрудничестве с компьютерными учеными из ETH Zurich и Швейцарского национального суперкомпьютерного центра (CSCS), включая профессоров Торстена Хофлера и Томаса Шультеса.
Для достижения целей проекта необходимо объединить науки о Земле с компьютерными науками. В статье в журнале Nature Computational Science ученые обсуждают меры по продвижению "цифровой революции в науках о земных системах", рассматривая проблемы и предлагая решения для успешного слияния этих областей.
Авторы подчеркивают важность совместного проектирования аппаратных средств и алгоритмов, а также применение искусственного интеллекта (ИИ) для ускорения моделирования и извлечения ключевой информации из больших объемов данных. Они видят значительный потенциал в использовании методов машинного обучения для повышения эффективности вычислений и точного описания физических процессов.
Исследователи считают, что создание цифрового двойника Земли будет важным шагом в цифровой революции. Для реализации проекта потребуется система с 20 000 графических процессоров (GPU) и энергопотреблением около 20 МВт, предпочтительно в месте с доступом к экологически чистой электроэнергии.
Ссылки:
"Цифровая революция в науке о земных системах" Питер Бауэр, Питер Д. Дуэбен, Торстен Хофлер, Тиаго Квинтино, Томас К. Шультес и Нильс П. Веди, 22 февраля 2021 г., Nature Computational Science.
DOI: 10.1038/s43588-021-00023-0
"Цифровой двойник Земли для зеленого перехода", Питер Бауэр, Бьорн Стивенс и Вилко Хазелегер, 1 февраля 2021 г., Nature Climate Change.
DOI: 10.1038/s41558-021-00986-y