Ученые создают высокоточный цифровой двойник нашей планеты

Цифровой близнец нашей планеты - это модель земной системы в будущем. Он предназначен для оказания поддержки лицам, ответственным за разработку политики, в принятии соответствующих мер для лучшей подготовки к экстремальным явлениям.

Новый стратегический документ, подготовленный европейскими учеными и специалистами ETH по вычислительной технике из Цюриха, показывает, как этого можно добиться.

Информационная система для принятия решений

Чтобы к 2050 году стать климатически нейтральным, Европейский Союз запустил две амбициозные программы:  "Зеленая сделка" и "Цифровая стратегия". В качестве ключевого компонента их успешной реализации ученые-климатологи и ученые в области вычислительной техники запустили проект "Направление Земля", который стартует в середине 2021 года и, как ожидается, продлится до десяти лет. В этот период должна быть создана высокоточная цифровая модель Земли - цифровой двойник Земли - для максимально точного картирования развития климата и экстремальных явлений в пространстве и времени.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Данные наблюдений будут постоянно включаться в цифровую модель, чтобы сделать цифровую модель Земли более точной для мониторинга эволюции и прогнозирования возможных будущих событий. Однако в дополнение к данным наблюдений, обычно используемым для моделирования погоды и климата, исследователи также хотят интегрировать в модель новые данные о соответствующей деятельности человека. Новая "модель системы Земли" будет максимально реалистично отображать практически все процессы, происходящие на поверхности Земли, включая влияние человека на управление водными ресурсами, продуктами питания и энергией, а также процессы в физической системе Земли.

Цифровой двойник Земли задуман как информационная система, которая разрабатывает и тестирует сценарии, показывающие более устойчивое развитие и, таким образом, более обоснованную политику. "Если вы планируете строительство двухметровой дамбы в Нидерландах, например, я могу просмотреть данные в моем цифровом близнеце и проверить, будет ли дамба, по всей вероятности, по-прежнему защищать от ожидаемых экстремальных событий в 2050 году", - говорит Петер Бауэр, заместитель директора по исследованиям Европейского центра прогнозирования погоды в среднем диапазоне (ECMWF) и инициатор проекта "Направление Земля". Цифровой двойник будет также использоваться для стратегического планирования в области снабжения пресной водой и продуктами питания или для ветровых электростанций и солнечных электростанций.

Для того чтобы сделать этот большой шаг в цифровой революции, Бауэр подчеркивает необходимость того, чтобы науки о Земле были объединены с компьютерными науками. В недавней публикации в журнале Nature Computational Science группа исследователей в области наук о Земле и компьютерных наук обсуждает, какие конкретные меры они хотели бы использовать для продвижения этой "цифровой революции наук о земных системах", где они видят проблемы и какие возможные решения могут быть найдены.

Авторы также видят большой потенциал в искусственном интеллекте (ИИ). Он может быть использован, например, для сбора или обработки данных наблюдений, представления неопределенных физических процессов в моделях и компрессии данных. Таким образом, искусственный интеллект позволяет ускорить моделирование и отфильтровывать наиболее важную информацию из больших объемов данных. Кроме того, исследователи полагают, что использование машинного обучения не только делает расчеты более эффективными, но и может помочь более точно описать физические процессы.

Ученые рассматривают свой стратегический документ как отправную точку на пути к цифровому близнецу Земли. Среди доступных сегодня и ожидаемых в ближайшем будущем компьютерных архитектур наиболее перспективным представляется суперкомпьютер на базе графических процессоров (GPU). По оценкам исследователей, для полноценной работы цифрового близнеца потребуется система с примерно 20 000 GPU, потребляющая примерно 20 МВт энергии. Как по экономическим, так и по экологическим соображениям такой компьютер должен работать в таком месте, где в достаточном количестве можно было бы получать нейтральную по отношению к выбросам CO2 электроэнергию. опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet