AI、數(shù)字孿生將掀起新一輪氣候研究創(chuàng)新浪潮_每日?qǐng)?bào)道

2023-07-05 19:13:35來(lái)源：中關(guān)村在線

NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛在7月3日舉辦的“地球虛擬引擎計(jì)劃”柏林峰會(huì)（Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines）主題演講中表示，AI和加速計(jì)算將幫助氣候研究人員創(chuàng)造“奇跡”，進(jìn)而推動(dòng)氣候研究取得突破性進(jìn)展。

(資料圖片僅供參考)

NVIDIA創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛

“理查德·費(fèi)曼曾說(shuō)過(guò)，‘我不能創(chuàng)造我不理解的事物’，這就是為什么氣候建模如此重要。” 黃仁勛在柏林的Harnack House對(duì)在場(chǎng)的180名與會(huì)者談到。Harnack House是該地區(qū)科學(xué)和研究界的一個(gè)著名聚集地。

“所以，你們的工作對(duì)政策制定者、研究者和行業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。”

為了推動(dòng)這項(xiàng)工作，來(lái)自全球各地的與會(huì)者齊聚本屆柏林峰會(huì)，探討如何利用AI和高性能計(jì)算進(jìn)行氣候預(yù)測(cè)。

在演講中，黃仁勛概述了氣候研究人員要實(shí)現(xiàn)他們的目標(biāo)而必須發(fā)生的三個(gè)重要突破，并提到了NVIDIA自身是如何通過(guò)其Earth-2與氣候研究者和政策制定者開(kāi)展合作，共同推動(dòng)氣候研究所做的努力。

第一個(gè)是以足夠快的速度和足夠高的分辨率，實(shí)現(xiàn)公里級(jí)的氣候模擬。

第二個(gè)是對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)計(jì)算的能力。

第三個(gè)是利用NVIDIA Omniverse將所有這些數(shù)據(jù)的交互可視化，使其能夠?yàn)闆Q策者、企業(yè)、公司和研究者所用。

新一輪氣候和天氣創(chuàng)新

“地球虛擬引擎”計(jì)劃（簡(jiǎn)稱EVE）是一項(xiàng)國(guó)際合作，匯集了專注于氣候科學(xué)、高性能計(jì)算和AI的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，旨在開(kāi)創(chuàng)性地提供易于獲取的公里級(jí)氣候信息，以推進(jìn)地球的可持續(xù)發(fā)展。

黃仁勛說(shuō)：“Earth-2和EVE計(jì)劃之所以能在完美的時(shí)間邂逅，是因?yàn)?/span>Earth-2是基于三個(gè)根本性的突破。”

這一計(jì)劃有望加速發(fā)展進(jìn)程，致力于實(shí)現(xiàn)2.5公里分辨率的協(xié)同氣候預(yù)測(cè)。雖然挑戰(zhàn)艱巨，但過(guò)去25年內(nèi)所取得的巨大進(jìn)步為其奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

包括ICON、IFS、NEMO、MPAS、WRF-G在內(nèi)的眾多應(yīng)用程序套件已經(jīng)受益于加速計(jì)算，而且未來(lái)還會(huì)有更多的算力用于此類應(yīng)用。

NVIDIA GH200 Grace Hopper超級(jí)芯片是一款突破性的加速的CPU，專為巨型AI和HPC應(yīng)用而設(shè)計(jì)。對(duì)于運(yùn)行TB級(jí)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，它能夠提供高達(dá)10倍的性能。

它在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到了擴(kuò)展，通過(guò)將大量芯片連接在一起，NVIDIA可以提供高能效系統(tǒng)，以便加快推進(jìn)氣候研究的前沿工作。黃仁勛表示："對(duì)軟件來(lái)說(shuō)，它看起來(lái)就像一個(gè)巨大的處理器。”

為了幫助研究人員快速將大量數(shù)據(jù)用于工作，以更好地理解氣候問(wèn)題，黃仁勛提到了NVIDIA Modulus和FourCastNet。前者是一個(gè)用于構(gòu)建、訓(xùn)練和微調(diào)基于物理的機(jī)器學(xué)習(xí)模型開(kāi)源框架，后者是一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的全球天氣預(yù)報(bào)模型，同時(shí)他還介紹了最新的AI驅(qū)動(dòng)模型如何從真實(shí)世界中學(xué)習(xí)物理規(guī)律。

僅使用原始數(shù)據(jù)，FourCastNet就能夠?qū)W習(xí)到復(fù)雜天氣模式形成的原理。黃仁勛展示了FourCastNet如何通過(guò)模擬風(fēng)暴中地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科氏力，來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)颶風(fēng)哈維的路徑。

當(dāng)這些模型與傳統(tǒng)模擬創(chuàng)建的常規(guī)“檢查點(diǎn)”聯(lián)系在一起時(shí)，就可以進(jìn)行更精確、長(zhǎng)期的預(yù)測(cè)。黃仁勛隨后演示了運(yùn)行于NVIDIA GPU上的FourCastNet的集合預(yù)報(bào)結(jié)果如何預(yù)測(cè)到一場(chǎng)前所未有的北非熱浪。

通過(guò)在Modulus中運(yùn)行FourCastNet，NVIDIA只用以前單個(gè)成員預(yù)報(bào)的十分之一的時(shí)間，就可以生成1000個(gè)集合成員的21天的天氣軌跡，同時(shí)實(shí)現(xiàn)1000倍的能耗降低。

最后，NVIDIA技術(shù)有望幫助所有這些知識(shí)變得更容易獲取，數(shù)字孿生能夠?yàn)槿找鎻?fù)雜的系統(tǒng)創(chuàng)建交互式模型——從亞馬遜的倉(cāng)庫(kù)到5G信號(hào)在密集城市環(huán)境中的傳播方式。

隨后，黃仁勛展示了一個(gè)在云端的令人驚嘆的、高分辨率的全球氣候數(shù)據(jù)的交互式可視化，從全球視圖放大到柏林的詳細(xì)視圖。黃仁勛說(shuō)，這種方法可以用來(lái)預(yù)測(cè)柏林、東京和布宜諾斯艾利斯等不同地區(qū)的氣候和天氣。

地球：最后的疆域

為了幫助應(yīng)對(duì)此類挑戰(zhàn)，黃仁勛概述了NVIDIA如何構(gòu)建更加強(qiáng)大的系統(tǒng)來(lái)訓(xùn)練AI模型、模擬物理問(wèn)題和實(shí)現(xiàn)交互式可視化。

他表示：“這些新型超級(jí)計(jì)算機(jī)剛剛上線。這是你能夠想象得到的最新計(jì)算技術(shù)。”

黃仁勛在演講結(jié)束時(shí)感謝了該領(lǐng)域的主要研究人員并幽默地為EVE倡議了一項(xiàng)使命宣言。

“地球，最后的疆域，這是EVE的航程”。它的“使命是突破氣候建模服務(wù)的計(jì)算極限，尋找新的方法和技術(shù)來(lái)研究大到全球范圍內(nèi)、小到地方區(qū)域的氣候狀況，讓人們當(dāng)下就能了解所采取的應(yīng)對(duì)措施是否奏效，以及未來(lái)應(yīng)如何調(diào)整，并勇敢地探索前人未曾涉足的疆域。”

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