Powstanie cyfrowy bliźniak Ziemi

Cyfrowy bliźniak Ziemi. To w skrócie cel, którego osiągnięcie wyznaczyli sobie europejscy naukowcy. Wspierany przez Unię Europejską program ma pomóc stworzyć model naszej planety tak precyzyjny, że pozwoli z dużą dokładnością przygotowywać się do przyszłych zagrożeń i katastrof. 

Unia Europejska wyznaczyła sobie ambitne cele, jeśli idzie o zapobieganie zmianom klimatycznym i przygotowanie się do ich konsekwencji. Dwa programy, "Zielony ład" i "Strategia cyfrowa", mają być podstawą, na której wspólnota będzie budować swoją gospodarkę w najbliższych dziesięcioleciach. 

Klucz do sukcesu może spoczywać w szwajcarskich komputerach. Projekt "Destination Earth", w skrócie DestinE, rusza w połowie 2021 r. i ma trwać dekadę. Chodzi w nim o stworzenie niezwykle precyzyjnego, cyfrowego modelu naszej planety. Dzięki temu możliwe ma być monitorowanie i przewidywanie skutków zmian klimatu i ekstremalnych zjawisk pogodowych. 

System oparty będzie o superkomputery, zaawansowane algorytmy uczenia maszynowego i ogromne ilości danych napływających z satelitów i tysięcy stacji naziemnych. To morze danych daje szansę na opracowanie bardzo precyzyjnych prognoz, ale stanowi też poważny problem. 

Nie ma dziś na świecie superkomputerów wystarczająco mocnych, by stworzyć model ziemskiego klimatu z precyzją do 1 kilometra, którego oczekują twórcy DestinE. Aby rozwiązać ten problem, Unia Europejska zamierza włączyć się do światowego wyścigu superkomputerowego, inwestując w budowę megakomputerów 8 mld euro. 

Dziś wszystkie najpotężniejsze komputery świata znajdują się w Chinach i USA. 

Docelowo DestinE ma być swoistą klimatyczną wyrocznią. Dzięki stałemu napływowi danych system ma tworzyć prognozy różnych możliwych klimatycznych przyszłości. Oprócz danych meteorologicznych, ma brać pod uwagę także działalność człowieka tak, by stworzony na ich podstawie model był w stanie realistycznie przewidywać wszystkie procesy zachodzące na Ziemi, zwłaszcza te, które mają związek z produkcją żywności, energii i gospodarką wodną. 

"Jeśli planujesz budowę dwumetrowej grobli w Holandii, możesz przejrzeć dane wygenerowane przez DestinE i sprawdzić, czy będzie ona nadal chronić mieszkańców przed ekstremalną pogodą w 2050 r." - pisze Peter Bauer, zastępca dyrektora ds. Badań w Europejskim Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF) i współinicjator projektu Destination Earth. 

Cyfrowy bliźniak Ziemi będzie również wykorzystywany do strategicznego planowania dostaw pitnej wody i żywności. Ma też być wykorzystywany przy lokowaniu farm wiatrowych i elektrowni słonecznych.

Za programem stoją ECMWF, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i Europejska Organizacja Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych (EUMETSAT), a także politechnika ETH w Zurychu i Szwajcarskie Narodowe Centrum Superkomputerowe CSCS.

DestinE może być przełomem, bo istniejące dziś, coraz dokładniejsze globalne modele klimatyczne zazwyczaj pomijają procesy na małą skalę, które są niezbędne dla prognozowania lokalnej pogody. Cyfrowy bliźniak połączy modelowanie globalne z lokalnym i umożliwi symulacje w wysokiej rozdzielczości wszystkich systemów pogodowo-klimatycznych Ziemi. Uruchomiony w 2021 r. system początkowo ma służyć władzom państwowym, ale stopniowo będą do niego dopuszczani także naukowcy i biznes. 

Naukowcy szacują, że obsługa cyfrowego bliźniaka w pełnej skali wymagałaby systemu z około 20 tys. procesorów graficznych, zużywających 20 MW mocy. Ze względów ekonomicznych i ekologicznych taki komputer powinien powstać w miejscu, w którym dostępna jest w wystarczającej ilości czysta energia elektryczna.