Kako bi do 2050. postala klimatski neutralna, Europska unija pokrenula je dva ambiciozna programa: zeleni plan
Podaci promatranja kontinuirano će se unositidigitalni blizanac kako bi digitalni model Zemlje bio točniji za praćenje evolucije i predviđanje mogućih budućih putanja promjena. No, osim opservacijskih podataka koji se obično koriste za modeliranje vremena i klime, istraživači također žele integrirati nove podatke o relevantnim ljudskim aktivnostima u model. Novi model zemaljskog sustava prikazat će gotovo sve procese na površini planeta što je moguće realnije, uključujući ljudski utjecaj na upravljanje vodnim resursima, hranom i energijom, kao i procese u fizičkom sustavu.
Digitalni blizanac dizajniran je da postane informacijski sustav koji se razvija i testirascenariji koji pokazuju održiviji razvoj, a time i bolje informirajuPolitika.
"Na primjer, ako planirate izgraditi dvometarsku branu u Nizozemskoj, mogu pogledati podatke u svom digitalnom blizancu i vidjeti hoće li to bitiBrana Lee nastavit će štititi očekivane ekstremne događaje 2050. godine."
Peter Bauer, zamjenik direktora za istraživanje u Europskom centru za vremenske prognoze srednjeg dometa (ECMWF) i suinicijatorOdredište Zemlja.
Digitalni blizanac također će se koristiti za strateško planiranje opskrbe slatkom vodom i hranom ili vjetroelektrana i solarnih elektrana.
Istraživači kažu što trebaju uzeti u obzirstalan razvoj vremenskih obrazaca od 1940 -ih. Meteorolozi su prvi počeli modelirati fizičke procese na najvećim računalima u svijetu. Današnji vremenski i klimatski modeli idealni su za definiranje potpuno novih načina učinkovite uporabe superračunala za mnoge druge znanstvene discipline.
U prošlosti pri modeliranju vremena i klimekoristili različite pristupe modeliranju zemaljskog sustava. Iako klimatski modeli predstavljaju vrlo širok raspon fizičkih procesa, oni obično ne uzimaju u obzir male procese koji su potrebni za točnija vremenska predviđanja, koja se pak usredotočuju na manje procesa. Digitalni blizanac ujedinit će oba područja i omogućiti simulaciju složenih procesa cijelog Zemljinog sustava u visokoj razlučivosti. No kako bi se to postiglo, kodovi simulacijskih programa moraju se prilagoditi novim tehnologijama koje obećavaju znatno veću računalnu snagu.
Uz dostupna računala i algoritmedanas se vrlo složene simulacije teško mogu izvesti pri planiranoj iznimno visokoj razlučivosti od jednog kilometra, jer je desetljećima razvoj koda sa stajališta računalne znanosti stao. Climate Research je profitirao od sposobnosti poboljšanja performansi korištenjem procesora nove generacije bez potrebe za preinakom svog programa. Ovo besplatno povećanje performansi sa svakom novom generacijom procesora prestalo je prije otprilike 10 godina. Zbog toga suvremeni programi često mogu koristiti samo 5% maksimalnih performansi konvencionalnih procesora.
Kako bi postigli potrebna poboljšanja, znanstvenicinaglašavaju potrebu za suradničkim dizajnom, odnosno zajedničkim i istovremenim razvojem hardvera i algoritama, što je istraživački tim uspješno pokazao u posljednjih deset godina. Predlažu posebnu pozornost posvetiti općim strukturama podataka, optimiziranom prostornom uzorkovanju izračunate mreže i optimizaciji duljina vremenskih koraka. Znanstvenici također žele odvojiti kodove za rješavanje znanstvenog problema od kodova koji izvode optimalno računanje na odgovarajućoj arhitekturi sustava. Ova fleksibilnija programska struktura omogućit će brže i učinkovitije prebacivanje na buduće arhitekture.
Autori također vide veliki potencijal uumjetna inteligencija. Može se koristiti, na primjer, za asimilaciju podataka ili obradu podataka promatranja, predstavljanje nedefiniranih fizičkih procesa u modelima i komprimiranje podataka. Tako umjetna inteligencija može ubrzati modeliranje i filtrirati najvažnije informacije iz velikih količina podataka. Osim toga, istraživači sugeriraju da korištenje strojnog učenja ne samo da čini računanja učinkovitijima, već može pomoći i točnijem opisivanju fizičkih procesa.
Znanstvenici pregledavaju svoj strateški dokumentkao polazište na putu stvaranja digitalnog blizanca Zemlje. Među računalnim arhitekturama koje su danas dostupne i koje se očekuju u bliskoj budućnosti, superračunala temeljena na grafičkim procesorima (GPU -ima) izgleda da su najperspektivnija opcija. Istraživači procjenjuju da će za potpuni digitalni blizanac biti potreban sustav s približno 20.000 GPU-a i približno 20 megavata snage. Iz ekonomskih i ekoloških razloga, takvo računalo mora raditi na mjestu gdje je električna energija proizvedena s neutralnom CO2 dostupna u dovoljnim količinama.
Pročitajte i:
Fizičari su stvorili analog crne rupe i potvrdili Hawkingovu teoriju. Kamo vodi?
Znanstvenici su otkrili ograničenje brzine u kvantnom svijetu.
Pobačaj i znanost: što će se dogoditi s djecom koja će roditi.