Чтобы стать климатически нейтральным к 2050 году, Европейский Союз запустил две амбициозные программы: "Зеленая сделка" и "Цифровая стратегия". В качестве ключевого компонента их успешной реализации ученые-климатологи и специалисты по информатике выдвинули инициативу "Земля назначения", реализация которой начнется в середине 2021 года и, как ожидается, продлится до десяти лет. В течение этого периода должна быть создана высокоточная цифровая модель Земли, цифровой двойник Земли, чтобы максимально точно отображать развитие климата и экстремальные явления в пространстве и времени.
Данные наблюдений будут постоянно вводиться в цифровой двойник, чтобы сделать цифровую модель Земли более точной для отслеживания эволюции и прогнозирования возможных будущих изменений. Но в дополнение к данным наблюдений, которые обычно используются 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 на поверхности Земли, включая влияние человека на управление водой, продуктами питания и энергией, а также процессы в физической системе Земли.
Информационная система для принятия решений
Основными "движущими силами" проекта Destination Earth являются ЕЦСПП, Европейское космическое агентство (ESA) и Европейская организация по эксплуатации метеорологических спутников (ЕВМЕТСАТ). Вместе с другими учеными специалисты занимаются климатологией и метеорологическими аспектами цифрового двойника Земли, но они также полагаются на ноу-хау компьютерных ученых из ETH Zurich и Швейцарского национального суперкомпьютерного центра (CSCS), а именно профессоров ETH Торстена. Хефлер из Института высокопроизводительных вычислительных систем и Томас Шультесс, директор CSCS.
Цифровой двойник Земли призван стать информационной системой, которая разрабатывает и тестирует сценарии, демонстрирующие более устойчивое развитие и, таким образом, более информативные для политики.
Например, если вы планируете построить двухметровую дамбу в Нидерландах, то сможете просмотреть данные в цифровом двойнике и проверить, будет ли дамба по-прежнему защищать от ожидаемых экстремальных явлений в 2050 году. Цифровой двойник также будет использоваться для стратегического планирования поставок пресной воды и продуктов питания или ветряных электростанций и солнечных электростанций.
Ученые рассматривают публикацию свое статьи в Nature Computational Science, как отправную точку на пути к созданию цифрового двойника Земли. Среди компьютерных архитектур, доступных сегодня и ожидаемых в ближайшем будущем, суперкомпьютеры на базе графических процессоров (GPU) представляются наиболее многообещающим вариантом. По оценкам исследователей, для работы цифрового двойника в полном масштабе потребуется система с примерно 20 000 графических процессоров, потребляющая примерно 20 МВт энергии. Как по экономическим, так и по экологическим причинам, такой компьютер должен работать в месте, где генерируемая с нейтралью CO2 электроэнергия доступна в достаточных количествах.
