Annak érdekében, hogy 2050-re klímasemlegessé váljon, az Európai Unió két ambiciózus programot indított el: a Green Deal
A megfigyelési adatokat folyamatosan bevisszükdigitális ikert, hogy pontosabbá tegye a Föld digitális modelljét, hogy nyomon kövesse az evolúciót és előre jelezze a változás lehetséges jövőbeli pályáit. De az időjárás és az éghajlat modellezéséhez általánosan használt megfigyelési adatok mellett a kutatók a releváns emberi tevékenységekről szóló új adatokat is integrálni akarják a modellbe. A Föld-rendszer új modellje a bolygó felszínének gyakorlatilag minden folyamatát a lehető legreálisabban jeleníti meg, beleértve az emberi befolyást a vízkészletek, az élelmiszer és az energia kezelésére, valamint a fizikai rendszer folyamatait.
A digitális iker célja, hogy olyan információs rendszer legyen, amely olyan forgatókönyveket fejleszt és tesztel, amelyek fenntarthatóbb fejlődést mutatnak be, és ezáltal jobban informálják a politikát.
„Például, ha építkezést tervezKétméteres gát Hollandiában, megnézhetem az adatokat a digitális ikertestvéremben, és ellenőrizhetem, hogy a gát továbbra is védelmet nyújt-e a várható szélsőséges eseményekkel szemben 2050-ben."
Peter Bauer a Középtávú Időjárás-előrejelzések Európai Központja (ECMWF) kutatási igazgatóhelyettese és a Földi cél társkezdeményezője.
A digitális ikert az édesvíz- és élelmiszerellátás, illetve a szél- és naperőművek stratégiai tervezéséhez is felhasználják.
A kutatók elmondják, hogy mit kell figyelembe venniaz időjárási szokások folyamatos fejlődése az 1940-es évek óta. A meteorológusok elsőként kezdték modellezni a fizikai folyamatokat a világ legnagyobb számítógépein. A mai időjárási és éghajlati modellek ideálisak a szuperszámítógépek hatékony felhasználásának teljesen új módjainak meghatározására számos más tudományág számára.
Korábban az időjárás és az éghajlat modellezésénélkülönböző megközelítéseket alkalmazott a Föld rendszer modellezéséhez. Míg az éghajlati modellek nagyon sokféle fizikai folyamatot képviselnek, általában nem veszik figyelembe azokat a kis léptékű folyamatokat, amelyekre szükség van a pontosabb időjárás-előrejelzésekhez, amelyek viszont kevesebb folyamatra koncentrálnak. A digitális iker egyesíti mindkét területet, és lehetővé teszi az egész Föld rendszer bonyolult folyamatainak nagy felbontású szimulálását. Ehhez azonban a szimulációs programok kódjait hozzá kell igazítani az új technológiákhoz, amelyek sokkal nagyobb számítási teljesítményt ígérnek.
Számítógépekkel és elérhető algoritmusokkalma nagyon összetett szimulációk alig hajthatók végre a tervezett rendkívül nagy, egy kilométeres felbontás mellett, mert évtizedek óta a kód fejlesztése informatikai szempontból megakadt. Az éghajlat-kutatás előnyeit élvezte az a képesség, hogy a következő generációs processzorok segítségével javítani lehet a teljesítményen, anélkül, hogy a programot felül kellene vizsgálni. Ez az ingyenes teljesítménynövelés a processzorok minden új generációjával körülbelül 10 évvel ezelőtt leállt. Ennek eredményeként a modern programok gyakran csak a hagyományos processzorok maximális teljesítményének 5% -át tudják felhasználni.
A szükséges fejlesztések elérése érdekében a tudósokhangsúlyozzák az együttműködésen alapuló tervezés, vagyis a hardverek és algoritmusok együttes és egyidejű fejlesztésének szükségességét, amelyet a kutatócsoport sikeresen bizonyított az elmúlt tíz évben. Javasolják, hogy fordítsanak különös figyelmet az általános adatszerkezetekre, a kiszámított rács optimalizált térbeli mintavételezésére és az időlépések hosszának optimalizálására. A tudósok a tudományos probléma megoldására szolgáló kódokat is el akarják választani azoktól a kódoktól, amelyek optimális számítást végeznek a megfelelő rendszerarchitektúrában. Ez a rugalmasabb programszerkezet gyorsabb és hatékonyabb áttérést tesz lehetővé a jövőbeni architektúrákra.
A szerzők nagy potenciált is látnak bennemesterséges intelligencia. Használható például adatok asszimilálására vagy megfigyelési adatok feldolgozására, meghatározatlan fizikai folyamatok ábrázolására modellekben és adatok tömörítésére. Így az AI felgyorsíthatja a modellezést és kiszűrheti a legfontosabb információkat a nagy mennyiségű adatból. A kutatók emellett azt sugallják, hogy a gépi tanulás használata nemcsak hatékonyabbá teszi a számításokat, hanem a fizikai folyamatok pontosabb leírását is segítheti.
A tudósok áttekintik stratégiai dokumentumukatmint kiindulópont a digitális Föld iker létrehozásának útján. A ma elérhető és a közeljövőben várható számítógépes architektúrák közül a grafikus processzorokon (GPU) alapuló szuperszámítógépek tűnnek a legígéretesebb lehetőségnek. A kutatók becslései szerint egy teljes méretű digitális ikerhez körülbelül 20 000 GPU-val és körülbelül 20 megawatt teljesítményű rendszerre lesz szükség. Gazdasági és környezeti okokból is egy ilyen számítógépnek olyan helyen kell működnie, ahol a CO2-semleges villamos energia elegendő mennyiségben rendelkezésre áll.
Olvassa el még:
A fizikusok létrehozták a fekete lyuk analógját, és megerősítették Hawking elméletét. Hova vezet?
A tudósok felfedezték a sebességkorlátozást a kvantumvilágban.
Abortusz és tudomány: mi lesz a gyerekekkel, akik szülni fognak.