Ученые создали цифрового двойника Земли

В течение следующих 10 лет программисты и ученые-климатологи будут работать вместе над детализированным двойником Земли. Ученые надеются, что полученная модель поможет каждому запустить моделирование, чтобы составить более обоснованные планы по приближению экстремальных климатических явлений и новых проблем.

Этот проект является результатом сотрудничества Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF), Европейского космического агентства (ESA) и Европейской организации по эксплуатации метеорологических спутников (EUMETSAT). Фактическое программирование и вычисления происходят в ETH Zurich и Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре (CSCS). Работа соответствует приверженности Европы к 2050 году к углеродной нейтральности.

Используя данные о климате, а также о деятельности человека, усовершенствованная и сверхмощная версия чего-то вроде Google Планета Земля поможет экспертам проследить последствия погодных явлений, а также человеческих структур – например, сможет ли программа по поддержанию тонущих частей Венеции противостоять более быстро поднимающимся водам, например, или выдержит ли дамба во время сильного шторма.

«Новая модель системы Земля будет максимально реалистично отображать практически все процессы на поверхности Земли, включая влияние человека на управление водными ресурсами, продуктами питания и энергией, а также процессы в физической системе Земли.”ETH Zurich говорится в заявлении. Это в дополнение к обширным климатическим данным, создающее единую модель, которая также объединяет информатику и исследования климата.

Подобно растущему использованию Пентагоном цифровой техники в военных кораблях, «близнец Земли» имеет цель сэкономить деньги на дорогостоящих ошибках проектирования для проектов, которые вряд ли будут успешными. А с изменением климата появилась вторичная причина для использования цифрового двойника: у нас мало времени. Процесс или стратегия смягчения последствий изменения климата, которую можно протестировать и настроить на цифровом двойнике Земли, может сэкономить время и энергию в борьбе с ухудшающимися климатическими явлениями. (но помните, что все изменения климата цикличны!)

ETH Zurich объясняет, что компьютерные модели климата застопорились из-за того, как они разрабатывались и поддерживались. В течение многих лет улучшение этих моделей сводилось к простому добавлению более мощных компьютерных процессоров. Очень подробные модели могли отображать все больше и больше данных, обрабатывая эти данные с более высокой скоростью, и долгое время это казалось бесконечным вариантом для улучшения.

Но теперь гораздо более сложные модели, включающие сложные алгоритмы, можно использовать с огромным объемом данных, которые сегодня могут обрабатывать компьютеры. Вот почему Земляному двойнику потребуется целое десятилетие, чтобы закодировать и привести в действие. Кодировщики и дизайнеры будут вносить изменения в оборудование, создавая необходимые им алгоритмы, с целью использовать обе стороны для достижения наилучшего эффекта.

В этом процессе есть одна последняя загвоздка: Где вы разместите компьютерную систему, для которой потребуется примерно 20 000 процессоров? И где вы должны разместить эту систему, если она сама по себе углеродно-нейтральная? Это может быть удаленное место в более холодном регионе, где естественное охлаждение и возобновляемая природная энергия могут принести большую пользу. Скоро узнаем. (Это тоже не очень экологично! Посмотрите на отключения электричества, связанные с выращиванием биткойнов!)

Еще одна научная иллюзия! Было бы здорово, если бы ученые действительно понимали климат и его эволюционные циклы!