Технологии компьютерного моделирования все чаще применяются в решении экологических проблем. Но теперь научное сообщество может получить беспрецедентную возможность анализа и прогнозирования широкого комплекса параметров и явлений, происходящих с Землей.
Посредством внушительных инвестиций в суперкомпьютеры и цифровую инфраструктуру Европейский Союз рассчитывает запустить проект по созданию «цифрового двойника» нашей планеты. Модель под названием DestinE обеспечит своего рода цифровой эффект бабочки. Практически это позволит обрабатывать в режиме реального времени огромный объем данных о Земле, полученных с помощью метеорологических, атмосферных, климатических и других типов датчиков.
Возможности суперкомпьютера
Высокоточное представление модели Земли станет возможным благодаря огромному вычислительному потенциалу суперкомпьютера. В рамках проекта DestinE атмосфера планеты будет отражена в цифровом виде с масштабом до одного километра. Это будет огромный шаг вперед относительно текущего уровня компьютерного моделирования.
Для сравнения, действующая модель климатического прогнозирования в Европе под управлением ECMWF имеет относительно грубый масштаб представления с точностью 9 км.
Задачи DestinE
Предполагается, что новые средства моделирования помогут предвидеть, отслеживать и лучше понимать ключевые явления и процессы, происходящие с Землей. В первую очередь это касается проблем изменения климата.
Цифровой двойник планеты предоставит вычислительные мощности, которые требуются для оценки параметров изменения климата. На следующем этапе за счет визуализации и прогнозирования ученые смогут узнать, как те или иные средства и решения могут повлиять на то же глобальное потепление.
Новый уровень обработки данных
Новые вычислительные возможности помогут ученым-климатологам решить системную проблему обработки данных с достаточным уровнем мощности. В распоряжении специалистов сегодня есть огромные массивы исходной информации, но немалая ее часть отсекается ввиду невозможности обработки.
Есть источники данных, которые ученые и не пытаются брать в расчет, поскольку не хватает вычислительной мощности. И в этом смысле задача DestinE также заключается в восполнении этого пробела.
Практическое применение
На первом этапе потребуется разработка платформы цифрового моделирования на базовом уровне. Предположительно запуск начнется в 2023 году, а к 2027-му авторы проекта планируют завершить создание цифрового двойника Земли.
В практическом отношении эта модель будет интересна с разных точек зрения. Например, метеорологи смогут не просто прогнозировать стихийные бедствия, но и рассчитывать возможные последствия, а также способы их предотвращения с высокой точностью и детализацией. Климатологов эта модель заинтересует в плане возможности более глобального прогнозирования изменений погоды на десятилетия вперед. Биогеографы, в свою очередь, смогут следить за здоровьем Земли в режиме реального времени, получая сведения об индикаторах биоразнообразия и землепользования.
Информация из цифровых моделей прогнозирования может передаваться и специалистам из других областей, таких как социология, экономика или сельское хозяйство. В каждом случае данные DestinE могут расширить знание той или иной дисциплины, которые в совокупности сформируют единую платформу знания о планете.
Экологическая повестка
Так или иначе, основным направлением проекта DestinE с точки зрения постановки задач является экология. Если рассматривать цифрового двойника Земли как миссию, то она будет выражаться в предоставлении эффективных решений системных проблем. Причем эти решения будут иметь конкретные детализированные и точные выражения в технических и юридических аспектах.
Потребность в улучшении
Пока нельзя сказать, что DestinE является готовой для реализации системой с четкой структурой. Есть понимание механизмов ее работы, но даже при наличии достаточных вычислительных мощностей могут быть затруднения в процессе преобразования вводных данных в те же модели прогнозирования и расчета последствий.
Возможно, потребуется и разработка нового кода для систем обработки больших массивов информации. Достаточно сказать, что японской команде, которая работала над метеорологической моделью масштаба 1 км, потребовалось полгода для извлечения полезных сведений из данных, полученных всего за несколько дней.
При этом у DestinE есть одно важное преимущество - разработчики намерены сделать ее общедоступной. То есть условно каждый член общества получит доступ к ее данным и инструментам. Это могут быть представители научного сообщества, бизнеса, образовательных организаций, фермеры или студенты. Все они через сетевое облако смогут использовать интерфейс DestinE для решения своих задач, которые так или иначе будут опираться на данные о Земле и ее различных показателях, актуальных в данный момент.
