Naukowcy rozpoczynają budowę cyfrowego bliźniaka Ziemi

Cyfrowy bliźniak (digital twin) naszej planety ma w niedługiej przyszłości symulować wszystkie procesy zachodzące na Ziemi. Jego celem jest wspieranie polityków w podejmowaniu odpowiednich decyzji, aby lepiej przygotować się na ekstremalne zdarzenia. Dokument stworzony przez europejskich naukowców i informatyków ETH Zurich pokazuje, w jaki sposób można zrealizować projekt.

Aby do 2050 r. osiągnąć neutralność klimatyczną, Unia Europejska uruchomiła dwa ambitne programy: „Zielony Ład” i „Strategię cyfrową”. Ich kluczowym elementem jest inicjatywa „Destination Earth”, która wystartuje w połowie 2021 r. i ma trwać dziesięć lat. W tym okresie powstanie bardzo dokładny cyfrowy model Ziemi, bliźniak, który jak najdokładniej ma mapować zmiany klimatu.

Dane obserwacyjne z satelitów będą stale włączane do bazy danych, aby cyfrowy model Ziemi był jak najdokładniejszy. Oprócz tych informacji, tradycyjnie wykorzystywanych do symulacji pogody i klimatu, naukowcy chcą również włączyć do modelu dane dotyczące działalności człowieka. Nowy „model Ziemi” będzie pokazywał praktycznie wszystkie procesy na powierzchni planety tak realistycznie, jak to możliwe.

Informacja przed podjęciem decyzji

„Jeśli planujesz dwumetrową zaporę w Holandii, mogę sprawdzić dane w moim cyfrowym bliźniaku i zobaczyć, czy będzie ona chronić kraj przed zalaniem w 2050 roku” – mówi Peter Bauer, zastępca dyrektora badań w ECMWF. Model Ziemi będzie również wykorzystywany do strategicznego planowania dostaw słodkiej wody i żywności lub planowania miejsc pod farmy wiatrowe i elektrownie słoneczne.

Za Destination Earth stoją: Europejskie Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody, Europejska Agencja Kosmiczna i Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych. Wraz z innymi naukowcami, Bauer zadba o klimat i aspekty meteorologiczne bliźniaka naszej planety. Ważny jest też know-how informatyków z ETH Zurich i Szwajcarskiego Narodowego Centrum Superkomputerowego (CSCS).

Sztuczna inteligencja i cyfrowy odpowiednik Ziemi

Autorzy pomysłu dostrzegają również ogromny potencjał w wykorzystaniu sztucznej inteligencji. Planują wykorzystać ją do przetwarzania danych obserwacyjnych i pracy z modelami fizycznymi. SI umożliwi też przyspieszenie symulacji i odfiltrowanie najważniejszych informacji.

Naukowcy szacują, że obsługa cyfrowego bliźniaka w pełnej skali będzie wymagała około 20 tysięcy procesorów graficznych, zużywających 20 megawatów energii. Zarówno ze względów ekonomicznych, jak i ekologicznych taki komputer powinien być eksploatowany w miejscu, w którym energię elektryczną wytwarza się w sposób neutralny dla środowiska.

Źródło: ETH Zurich, ESA