For å bli klimanøytral innen 2050 har EU lansert to ambisiøse programmer: Green Deal
Observasjonsdata vil bli kontinuerlig inngåtten digital tvilling for å gjøre jordens digitale modell mer nøyaktig for å spore evolusjon og forutsi mulige fremtidige forandringsbaner. Men i tillegg til observasjonsdataene som ofte brukes til å modellere vær og klima, vil forskerne også integrere nye data om relevante menneskelige aktiviteter i modellen. Den nye modellen av jordsystemet vil vise praktisk talt alle prosesser på planetens overflate så realistisk som mulig, inkludert menneskelig innflytelse på forvaltningen av vannressurser, mat og energi, samt prosesser i det fysiske systemet.
Den digitale tvillingen har som mål å være et informasjonssystem som utvikler og tester scenarier som viser mer bærekraftig utvikling og dermed informerer politikken bedre.
«For eksempel hvis du planlegger å byggeto-meters demning i Nederland, kan jeg se på dataene i min digitale tvilling og sjekke om demningen fortsatt vil beskytte mot forventede ekstreme hendelser i 2050."
Peter Bauer er visedirektør for forskning ved European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) og medinitiativtager til Destination Earth.
Den digitale tvillingen vil også bli brukt til strategisk planlegging av ferskvann og matforsyning eller vind- og solkraftverk.
Forskere sier hva de skal vurderejevn utvikling av værmønstre siden 1940-tallet. Meteorologer var de første som begynte å modellere fysiske prosesser på verdens største datamaskiner. Dagens vær- og klimamodeller er ideelle for å definere helt nye måter å bruke superdatamaskiner effektivt til mange andre vitenskapelige fagområder.
Tidligere når du modellerer vær og klimabrukte forskjellige tilnærminger til modellering av jordsystemet. Mens klimamodeller representerer et veldig bredt spekter av fysiske prosesser, tar de vanligvis ikke hensyn til småskala prosesser som er nødvendige for mer nøyaktige værmeldinger, som igjen fokuserer på færre prosesser. Den digitale tvillingen vil forene begge områdene og tillate at komplekse prosesser i hele jordsystemet simuleres i høy oppløsning. Men for å gjøre dette må kodene til simuleringsprogrammene tilpasses ny teknologi som lover mye høyere datakraft.
Med datamaskiner og algoritmer tilgjengeligI dag kan svært kompliserte simuleringer knapt utføres med den planlagte ekstremt høye oppløsningen på en kilometer, for i flere tiår har utviklingen av kode fra et informatisk perspektiv stoppet opp. Klimaforskning har hatt nytte av evnen til å forbedre ytelsen gjennom bruk av neste generasjons prosessorer uten behov for å revidere programmet. Dette gratis ytelsesløftet for hver nye generasjon prosessorer stoppet for omtrent 10 år siden. Som et resultat kan moderne programmer ofte bare bruke 5% av maksimal ytelse til konvensjonelle prosessorer.
For å oppnå de nødvendige forbedringene, forskereunderstreke behovet for samarbeidsdesign, det vil si felles og samtidig utvikling av maskinvare og algoritmer, som har blitt demonstrert med suksess av forskerteamet de siste ti årene. De foreslår å være spesielt oppmerksom på generelle datastrukturer, optimalisert romlig prøvetaking av det beregnede rutenettet og optimalisering av tidstrinnslengder. Forskere ønsker også å koble koder for å løse et vitenskapelig problem fra koder som utfører optimal beregning i den tilsvarende systemarkitekturen. Denne mer fleksible programstrukturen vil muliggjøre raskere og mer effektiv bytte til fremtidige arkitekturer.
Forfatterne ser også stort potensiale ikunstig intelligens. Den kan for eksempel brukes til å assimilere data eller behandle observasjonsdata, representere udefinerte fysiske prosesser i modeller og komprimere data. Dermed kan AI øke hastigheten på modellering og filtrere den viktigste informasjonen fra store datamengder. I tillegg foreslår forskerne at bruk av maskinlæring ikke bare gjør beregninger mer effektive, men kan også bidra til å beskrive fysiske prosesser mer nøyaktig.
Forskere gjennomgår strategipapiretsom utgangspunkt på veien mot å skape en digital Earth-tvilling. Blant dataarkitekturene som er tilgjengelig i dag og forventes i nær fremtid, ser superdatamaskiner basert på grafikkbehandlingsenheter (GPUer) ut til å være det mest lovende alternativet. Forskere anslår at en fullskala digital tvilling vil kreve et system med omtrent 20.000 GPUer og omtrent 20 megawatt strøm. Av både økonomiske og miljømessige grunner må en slik datamaskin operere på et sted der elektrisiteten som genereres med CO2-nøytralitet er tilgjengelig i tilstrekkelige mengder.
Les også:
Fysikere har laget en analog av et svart hull og bekreftet Hawkings teori. Hvor det fører?
Forskere har oppdaget fartsgrensen i kvanteverdenen.
Abort og vitenskap: hva vil skje med barna som skal føde.