AI, Gemelli Digitali per scatenare la prossima ondata di innovazione nella ricerca sul clima
AI, Digital Twins to unleash the next wave of climate research innovation.
IA e il calcolo accelerato aiuteranno i ricercatori del clima a raggiungere i miracoli di cui hanno bisogno per ottenere progressi nella ricerca sul clima, ha detto il fondatore e CEO di NVIDIA, Jensen Huang, durante un discorso tenuto lunedì alla Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines initiative.
“Richard Feynman ha detto una volta che ‘quello che non riesco a creare, non lo capisco’ ed è questo il motivo per cui la modellazione del clima è così importante”, ha detto Huang ai 180 partecipanti presso la Harnack House di Berlino, un luogo storico di incontro per la comunità scientifica e di ricerca della regione.
“E quindi il lavoro che fate è di vitale importanza per i responsabili delle decisioni, per i ricercatori e per l’industria”, ha aggiunto.
Per promuovere questo lavoro, la Berlin Summit riunisce partecipanti da tutto il mondo per sfruttare l’intelligenza artificiale e l’elaborazione ad alte prestazioni per la previsione del clima.
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Nel suo intervento, Huang ha delineato tre miracoli che dovranno accadere affinché i ricercatori del clima raggiungano i loro obiettivi, e ha parlato degli sforzi di NVIDIA per collaborare con i ricercatori del clima e i responsabili delle decisioni con il progetto Earth-2.
Il primo miracolo richiesto sarà simulare il clima abbastanza velocemente e con una risoluzione sufficientemente alta, nell’ordine di pochi chilometri quadrati.
Il secondo miracolo necessario sarà la capacità di precalcolare grandi quantità di dati.
Il terzo è la capacità di visualizzare tutti questi dati in modo interattivo con NVIDIA Omniverse per “metterli nelle mani dei responsabili delle decisioni, delle aziende, delle società e dei ricercatori”.
La prossima ondata di innovazione climatica e meteorologica
L’iniziativa Earth Virtualization Engines, conosciuta come EVE, è una collaborazione internazionale che riunisce infrastrutture digitali focalizzate sulla scienza del clima, HPC e IA, con l’obiettivo di fornire, per la prima volta, informazioni climatiche a chilometro di scala facilmente accessibili per gestire in modo sostenibile il pianeta.
“Il motivo per cui Earth-2 ed EVE si sono trovati al momento perfetto è perché Earth-2 si basava su tre fondamentali progressi”, ha detto Huang.
Questa iniziativa promette di accelerare il ritmo dei progressi, sostenendo proiezioni climatiche coordinate con una risoluzione di 2,5 km. È una sfida enorme, ma si basa su una vasta base di progressi degli ultimi 25 anni.
Un’ampia gamma di applicazioni già beneficia del calcolo accelerato, tra cui ICON, IFS, NEMO, MPAS, WRF-G e molte altre, e sempre più potenza di calcolo per tali applicazioni è in arrivo.
Il processore superchip NVIDIA GH200 Grace Hopper è una CPU accelerata innovativa progettata appositamente per applicazioni di intelligenza artificiale e HPC su larga scala. Offre prestazioni fino a 10 volte superiori per applicazioni che elaborano terabyte di dati.
È progettato per essere scalabile e, collegando un gran numero di questi chip insieme, NVIDIA può offrire sistemi con l’efficienza energetica necessaria per accelerare il lavoro dei ricercatori all’avanguardia nella ricerca sul clima. “Per il software, sembra un unico processore gigante”, ha detto Huang.
Per aiutare i ricercatori a mettere a frutto grandi quantità di dati, in modo rapido, per sbloccare la comprensione, Huang ha parlato di NVIDIA Modulus, un framework open-source per la costruzione, l’addestramento e l’ottimizzazione di modelli di apprendimento automatico basati sulla fisica, e di FourCastNet, un modello di previsione meteorologica globale basato sui dati, e di come i modelli più recenti basati sull’IA possano apprendere la fisica dai dati del mondo reale.
Utilizzando solo dati grezzi, FourCastNet è in grado di apprendere i principi che governano i complessi modelli meteorologici. Huang ha mostrato come FourCastNet sia stato in grado di prevedere con precisione il percorso dell’uragano Harvey modellando la forza di Coriolis, l’effetto della rotazione della Terra, sulla tempesta.
Modelli come questi, collegati a “checkpoint” regolari creati da simulazioni tradizionali, consentono previsioni più dettagliate a lungo termine. Huang ha quindi dimostrato come alcuni modelli dell’insieme di FourCastNet, eseguiti su GPU NVIDIA, abbiano previsto un’eccezionale ondata di calore nell’Africa settentrionale.
Eseguendo FourCastNet in Modulus, NVIDIA è riuscita a generare traiettorie meteorologiche di 21 giorni per 1.000 membri dell’insieme in un decimo del tempo che precedentemente richiedeva per eseguire un singolo insieme, e con un consumo energetico 1.000 volte inferiore.
Infine, le tecnologie NVIDIA promettono di rendere tutto questo sapere più accessibile grazie ai gemelli digitali in grado di creare modelli interattivi di sistemi sempre più complessi, dai magazzini Amazon al modo in cui i segnali 5G si propagano in ambienti urbani densi.
Huang ha quindi mostrato una stupefacente visualizzazione interattiva ad alta risoluzione dei dati climatici su scala globale nel cloud, zoomando da una vista del globo a una vista dettagliata di Berlino. Questo approccio può funzionare per prevedere il clima e il tempo in luoghi come Berlino, Tokyo e Buenos Aires, ha detto Huang.
Terra: L’ultima frontiera
Per aiutare a far fronte a sfide come queste, Huang ha illustrato come NVIDIA stia costruendo sistemi più potenti per l’addestramento di modelli di intelligenza artificiale, la simulazione di problemi fisici e la visualizzazione interattiva.
“Questi nuovi tipi di supercomputer stanno appena diventando operativi,” ha detto Huang. “Questa è una tecnologia informatica freschissima come puoi immaginare.”
Huang ha concluso il suo intervento ringraziando i principali ricercatori di tutto il settore e suggerendo scherzosamente una dichiarazione di missione per EVE.
“Terra, l’ultima frontiera, questi sono i viaggi di EVE,” ha detto Huang. “La sua missione è spingere i limiti dell’informatica al servizio della modellazione climatica, cercare nuovi metodi e tecnologie per studiare lo stato globale-locale del clima al fine di informare oggi l’impatto della mitigazione e dell’adattamento sul domani della Terra, andare coraggiosamente dove nessuno è mai stato prima.”
Per saperne di più su Earth-2.
