Европейские ученые в середине 2021 года приступят к созданию цифровой копии Земли, чтобы бороться с изменением климата и экологическими катастрофами. Им понадобится суперкомпьютер мощностью 20 МВт с 20 тысячами графических процессоров для запуска полномасштабного моделирования.
Миссия займет от семи до десяти лет. В итоге будет создана модель Destination Earth (DestinE). ЕС вложит в развитие всего проекта, включающего и моделирование цифровой копии нашей планеты, 1 трлн евро.
Система DestinE будет использовать искусственный интеллект, аналитику данных и другие приложения. Суперкопьютер объединит цифровых двойников Земли в виде числовых моделей, которые прогнозируют погоду и климат, океанские течения, запасы пищи и воды, влияние человека на окружающую среду и так далее.
Работа системы поможет ученым и общественности понять роль, которую природа и люди будут играть в формировании будущего планеты. Ее разрабатывают в рамках плана ЕС, который стремится к 2050 году стать углеродно-нейтральным регионом.
К 2025 году ученые надеются запустить четыре или пять цифровых двойников Земли, а к 2030 году — «полного цифрового двойника Земли за счет конвергенции уже существующих».
Как объяснил замдиректора по исследованиям Европейского центра сред Петер Бауэр, модель можно будет использовать, к примеру, при планировании строительства дамбы, чтобы спрогнозировать, как она будет работать и как это скажется на окружающей среде. Ученые смогут запрограммировать цифровых двойников для оценки гипотетических сценариев, таких как результат установки ветряных электростанций, или для предсказания условий выращивания зерновых культур на определенных территориях.
Команда DestinE хочет отобразить все процессы, происходящие на поверхности Земли, и иметь возможность исследовать модель с точностью до километра.
По ее словам, цифровой двойник станет инструментом ассимиляции данных, которые непрерывно циклически воспроизводит высокодетализированные модели Земли с высоким разрешением в реальном времени. Он будет принимать данные от обсерваторий, миниатюрных спутников, беспилотников, интеллектуальных датчиков на полях и со смартфонов.
Огромный объем данных потребует нового вычислительного уровня. Ученые отмечают, что им потребуется суперкомпьютер в четыре раза мощнее швейцарского Piz Daint, который имеет 5000 графических ускорителей Nvidia Tesla P100.
Для сравнения — американский суперкомпьютер Summit имеет мощность 10 МВт и оснащен более чем 27 тысячами графических процессоров Nvidia Tesla V100.
Исследователи особо отмечают, что будущий суперкомпьютер должен быть построен там, где его узлы смогут работать на возобновляемых источниках энергии, иначе он будет производить значительное количество CO2.
Программное обеспечение модели необходимо будет совершенствовать за счет машинного обучения. Для этого потребуется сочетание традиционного моделирования климата с методами и алгоритмами ИИ для работы с различными физическими моделями. Скорее всего, нейронные сети будут принимать данные и обрабатывать их, прежде чем они будут переданы в математические модели.
В 2017 году в Китае создали крупнейший симулятор Вселенной. В китайской модели количество цифровых частиц, имитирующих галактики, составило 10 триллионов, она симулирует Большой взрыв и расширение Вселенной на раннем этапе. Отмечалось, что симуляция создания Вселенной поможет определить наиболее интересные районы космоса для более детального изучения с помощью телескопов.
