Zmiany klimatu to jeden z największych wyzwań naszych czasów, który wymaga interdyscyplinarnych i innowacyjnych podejść do zrozumienia i przeciwdziałania jego skutkom. Naukowcy z różnych dziedzin, takich jak meteorologia, oceanografia, hydrologia czy ekologia, wykorzystują zaawansowane technologie obliczeniowe, takie jak sztuczna inteligencja (AI), uczenie maszynowe (ML) czy symulacje komputerowe, aby lepiej badać i modelować zjawiska klimatyczne.
W tym kontekście, w poniedziałek 3 lipca 2023 roku, w Berlinie odbył się szczyt Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines initiative, który zgromadził ponad 180 uczestników z całego świata, aby omówić możliwości i wyzwania związane z wykorzystaniem AI i przyspieszonych obliczeń do celów klimatycznych. Jednym z głównych prelegentów na tym wydarzeniu był Jensen Huang, założyciel i dyrektor generalny NVIDIA, firmy lidera w dostarczaniu rozwiązań obliczeniowych dla badań klimatycznych. W swoim kluczowym przemówieniu Huang przedstawił wizję wykorzystania sztucznej inteligencji i cyfrowych bliźniaków do przyspieszenia i ulepszenia badań klimatycznych, a także do komunikowania ich wyników decydentom, przedsiębiorcom i społeczeństwu. Huang podkreślił również zaangażowanie NVIDIA w działania na rzecz redukcji własnego śladu węglowego i promowania zrównoważonego rozwoju. W tym artykule przybliżymy główne punkty przemówienia Huang oraz przedstawimy najnowsze technologie i narzędzia NVIDIA, które wspierają cele klimatyczne.
Jensen Huang zachęca do wykorzystania sztucznej inteligencji i cyfrowych bliźniaków w badaniach klimatycznych
Co to jest cyfrowy bliźniak i jak działa?
Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines initiative to międzynarodowa współpraca, która łączy infrastrukturę cyfrową skoncentrowaną na nauce o klimacie, wysokowydajne obliczenia (HPC) i AI, mając na celu zapewnienie po raz pierwszy łatwo dostępnych informacji klimatycznych o rozdzielczości kilku kilometrów, aby zrównoważenie zarządzać planetą. Inicjatywa ta opiera się na trzech fundamentalnych przełomach, które Huang nazwał „cudami”, które muszą się zdarzyć dla badaczy klimatu:
- Pierwszy cud polega na symulowaniu klimatu wystarczająco szybko i z wystarczającą rozdzielczością – rzędu zaledwie kilku kilometrów kwadratowych. Obecnie najbardziej zaawansowane symulacje klimatu mają rozdzielczość około 100 km kwadratowych, co nie pozwala na uwzględnienie wielu istotnych czynników, takich jak chmury, opady czy cykle biogeochemiczne.
- Drugi cud polega na możliwości pre-obliczania ogromnych ilości danych, które będą potrzebne do stworzenia cyfrowych bliźniaków Ziemi – dokładnych i interaktywnych modeli naszej planety, które będą odzwierciedlać jej stan i dynamikę w czasie rzeczywistym lub przyszłym. Cyfrowe bliźniaki Ziemi będą nie tylko narzędziem badawczym, ale także platformą edukacyjną i decyzyjną dla różnych interesariuszy.
- Trzeci cud polega na możliwości wizualizacji wszystkich tych danych w sposób interaktywny za pomocą NVIDIA Omniverse – platformy do tworzenia i współdzielenia wirtualnych światów 3D. Omniverse pozwoli na umieszczenie danych klimatycznych w rękach decydentów, przedsiębiorców i społeczeństwa, aby mogli lepiej zrozumieć i reagować na zmiany klimatu.
Huang zaprezentował również najnowsze technologie i narzędzia NVIDIA, które wspierają te trzy cudowne cele. Wśród nich były:
- NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchip – przełomowy przyspieszony procesor CPU zaprojektowany od podstaw dla aplikacji AI i HPC o gigantycznej skali. Dostarcza on do 10-krotnie wyższej wydajności dla aplikacji działających na terabajtach danych. Jest on zbudowany do skalowania, a poprzez łączenie dużej liczby tych chipów razem, NVIDIA może oferować systemy o wydajności energetycznej umożliwiającej przyspieszenie pracy badaczy na czele badań klimatycznych.
- NVIDIA Modulus – otwarta platforma do budowania, szkolenia i doskonalenia modeli uczenia maszynowego opartych na fizyce. Modulus pozwala na tworzenie i testowanie nowych hipotez i scenariuszy klimatycznych, a także na łączenie danych z różnych źródeł i skal. Modulus jest wykorzystywany przez wiele aplikacji do prognozowania pogody i klimatu, takich jak ICON, IFS, NEMO, MPAS, WRF-G i wiele innych.
- FourCastNet – globalny, oparty na danych model prognozowania pogody, który wykorzystuje AI do uczenia się i przewidywania ścieżki huraganów, modelując siłę Coriolisa, czyli wpływ obrotu Ziemi na burze. FourCastNet pokazuje, jak AI może pomóc w przewidywaniu ekstremalnych zjawisk pogodowych z dużym wyprzedzeniem i dokładnością.
- NVIDIA RAPIDS – zestaw bibliotek i narzędzi do wykonywania operacji na danych w formacie tablicowym lub grafowym przy użyciu GPU. RAPIDS pozwala na przyspieszenie analizy i wizualizacji danych klimatycznych za pomocą AI i ML. RAPIDS jest wykorzystywany przez wiele instytucji badawczych, takich jak Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR) w Boulder w Kolorado, które jest światowym liderem w badaniach atmosfery i pogody.
- NVIDIA Omniverse – platforma do tworzenia i współdzielenia wirtualnych światów 3D. Omniverse pozwala na interaktywną wizualizację danych klimatycznych o globalnej skali i wysokiej rozdzielczości, które mogą być monitorowane i przewidywane dla dowolnego miasta lub regionu. Omniverse umożliwia również tworzenie scenariuszy i symulacji klimatycznych, które mogą być używane do edukacji, planowania i podejmowania decyzji.
Huang podkreślił również zaangażowanie NVIDIA w działania na rzecz redukcji własnego śladu węglowego i promowania zrównoważonego rozwoju. Firma ma ambitny plan osiągnięcia neutralności operacyjnej do 2030 roku poprzez ograniczenie emisji gazów cieplarnianych, zwiększenie efektywności energetycznej swoich produktów i budynków, a także wspieranie odnawialnych źródeł energii. NVIDIA wspiera również inicjatywy społeczne i edukacyjne mające na celu podnoszenie świadomości i kompetencji w zakresie zmian klimatu i ich konsekwencji.
Huang zakończył swoje przemówienie słowami: „Jesteśmy bardzo podekscytowani możliwością współpracy z wami wszystkimi. Razem możemy stworzyć cudowne rzeczy dla naszej planety”.
