כדי להפוך לנייטרלי מבחינה אקלימית עד 2050, האיחוד האירופי השיק שתי תוכניות שאפתניות: הגרין דיל
נתוני התצפית יוזנו ברציפותתאום דיגיטלי כדי להפוך את המודל הדיגיטלי של כדור הארץ למדוייק יותר בכדי לעקוב אחר האבולוציה ולחזות מסלולים עתידיים של שינוי. אך בנוסף לנתוני התצפית הנפוצים למודל מזג אוויר ואקלים, החוקרים רוצים גם לשלב נתונים חדשים על פעילויות אנושיות רלוונטיות במודל. המודל החדש של מערכת כדור הארץ יציג כמעט את כל התהליכים על פני כדור הארץ מציאותיים ככל האפשר, כולל ההשפעה האנושית על ניהול מקורות המים, המזון והאנרגיה, כמו גם תהליכים במערכת הפיזית.
תאום דיגיטלי נועד להפוך למערכת מידע המפתחת ובודקתתרחישים המדגימים פיתוח בר-קיימא יותר ובכך ליידע טוב יותרמדיניות.
"לדוגמה, אם אתה מתכנן לבנות סכר של שני מטרים בהולנד, אני יכול להסתכל על הנתונים בתאום הדיגיטלי שלי ולראות אם זה הולך להיותסכר לי ימשיך להגן על אירועי קיצון צפויים בשנת 2050".
פיטר באואר, סגן מנהל מחקר במרכז האירופי לתחזיות מזג אוויר לטווח בינוני (ECMWF) ויוזם שותףיעד כדור הארץ.
התאום הדיגיטלי ישמש גם לתכנון אסטרטגי של מים מתוקים ואספקת מזון או תחנות כוח רוח וסולאריות.
החוקרים אומרים מה לשקולהתפתחות יציבה של דפוסי מזג האוויר מאז שנות הארבעים. מטאורולוגים היו הראשונים שהתחילו לדגמן תהליכים פיזיים במחשבים הגדולים בעולם. המודלים של מזג האוויר והאקלים של ימינו הם אידיאליים להגדרת דרכים חדשות לחלוטין לשימוש במחשבי-על ביעילות עבור תחומים מדעיים רבים אחרים.
בעבר כשמדגמנים מזג אוויר ואקליםהשתמש בגישות שונות לדוגמנות מערכת כדור הארץ. בעוד שמודלים אקלימיים מייצגים מגוון רחב מאוד של תהליכים פיזיקליים, הם בדרך כלל אינם מתחשבים בתהליכים בקנה מידה קטן הנחוצים לתחזיות מזג אוויר מדויקות יותר, אשר בתורן מתמקדות בפחות תהליכים. התאום הדיגיטלי יאחד את שני האזורים ויאפשר לדמות את התהליכים המורכבים של כל מערכת כדור הארץ ברזולוציה גבוהה. אך לשם כך, יש להתאים את הקודים של תוכניות הסימולציה לטכנולוגיות חדשות המבטיחות כוח מחשוב גבוה בהרבה.
עם מחשבים ואלגוריתמים זמיניםכיום, בקושי ניתן לבצע סימולציות מורכבות ברזולוציה גבוהה במיוחד המתוכננת של קילומטר אחד, מכיוון שבמשך עשרות שנים פיתוח הקוד מנקודת מבט של מדעי המחשב נעצר. מחקרי האקלים נהנו מהיכולת לשפר ביצועים באמצעות מעבדי הדור הבא ללא צורך בשיפוץ התוכנית. שיפור הביצועים החינמי הזה בכל דור מעבדים חדש הופסק לפני כעשר שנים. כתוצאה מכך, תוכניות מודרניות יכולות לרוב להשתמש רק ב -5% מהביצועים המרביים של מעבדים קונבנציונליים.
כדי להשיג את השיפורים הנדרשים, מדעניםלהדגיש את הצורך בתכנון שיתופי, כלומר פיתוח משותף וסימולטני של חומרה ואלגוריתמים, אשר הוכח בהצלחה על ידי צוות המחקר בעשר השנים האחרונות. הם מציעים להקדיש תשומת לב מיוחדת למבני נתונים כלליים, לדגימה מרחבית אופטימלית של הרשת המחושבת, ואופטימיזציה של אורכי שלב הזמן. מדענים רוצים גם לפרק קודים לפתרון בעיה מדעית מקודים המבצעים חישוב אופטימלי בארכיטקטורת המערכת המתאימה. מבנה תוכנית גמיש יותר זה יאפשר מעבר מהיר ויעיל יותר לאדריכלות עתידיות.
המחברים רואים גם פוטנציאל גדול בבינה מלאכותית. ניתן להשתמש בו, למשל, להטמעת נתונים או לעבד נתוני תצפית, לייצג תהליכים פיזיים לא מוגדרים במודלים ולדחוס נתונים. לפיכך, AI יכול להאיץ את הדוגמנות ולסנן את המידע החשוב ביותר מכמויות גדולות של נתונים. בנוסף, החוקרים מציעים כי השימוש בלמידת מכונה לא רק יעיל את החישובים, אלא יכול גם לסייע בתיאור תהליכים פיזיים בצורה מדויקת יותר.
מדענים סוקרים את נייר האסטרטגיה שלהםכנקודת מוצא בדרך ליצירת תאום דיגיטלי של כדור הארץ. בין ארכיטקטורות המחשבים הקיימות כיום והצפויות בעתיד הקרוב, נראה כי מחשבי העל המבוססים על יחידות עיבוד גרפי (GPU) הם האופציה המבטיחה ביותר. החוקרים מעריכים שתאום דיגיטלי בקנה מידה מלא ידרוש מערכת עם כ -20,000 GPUs וכ- 20 מגה-ואט. מסיבות כלכליות וסביבתיות, מחשב כזה חייב לפעול במיקום שבו החשמל המופק באמצעות CO2 ניטרלי זמין בכמויות מספיקות.
קרא גם:
פיזיקאים יצרו אנלוגיה של חור שחור ואישרו את התיאוריה של הוקינג. לאן זה מוביל?
מדענים גילו את המהירות המותרת בעולם הקוונטים.
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו.