AI、數字孿生將掀起新一輪氣候研究創新浪潮_每日報道

2023-07-05 19:13:35來源：中關村在線

NVIDIA創始人兼首席執行官黃仁勛在7月3日舉辦的“地球虛擬引擎計劃”柏林峰會（Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines）主題演講中表示，AI和加速計算將幫助氣候研究人員創造“奇跡”，進而推動氣候研究取得突破性進展。

(資料圖片僅供參考)

NVIDIA創始人兼首席執行官黃仁勛

“理查德·費曼曾說過，‘我不能創造我不理解的事物’，這就是為什么氣候建模如此重要。” 黃仁勛在柏林的Harnack House對在場的180名與會者談到。Harnack House是該地區科學和研究界的一個著名聚集地。

“所以，你們的工作對政策制定者、研究者和行業來說至關重要。”

為了推動這項工作，來自全球各地的與會者齊聚本屆柏林峰會，探討如何利用AI和高性能計算進行氣候預測。

在演講中，黃仁勛概述了氣候研究人員要實現他們的目標而必須發生的三個重要突破，并提到了NVIDIA自身是如何通過其Earth-2與氣候研究者和政策制定者開展合作，共同推動氣候研究所做的努力。

第一個是以足夠快的速度和足夠高的分辨率，實現公里級的氣候模擬。

第二個是對海量數據進行預計算的能力。

第三個是利用NVIDIA Omniverse將所有這些數據的交互可視化，使其能夠為決策者、企業、公司和研究者所用。

新一輪氣候和天氣創新

“地球虛擬引擎”計劃（簡稱EVE）是一項國際合作，匯集了專注于氣候科學、高性能計算和AI的數字基礎設施，旨在開創性地提供易于獲取的公里級氣候信息，以推進地球的可持續發展。

黃仁勛說：“Earth-2和EVE計劃之所以能在完美的時間邂逅，是因為Earth-2是基于三個根本性的突破。”

這一計劃有望加速發展進程，致力于實現2.5公里分辨率的協同氣候預測。雖然挑戰艱巨，但過去25年內所取得的巨大進步為其奠定了堅實的基礎。

包括ICON、IFS、NEMO、MPAS、WRF-G在內的眾多應用程序套件已經受益于加速計算，而且未來還會有更多的算力用于此類應用。

NVIDIA GH200 Grace Hopper超級芯片是一款突破性的加速的CPU，專為巨型AI和HPC應用而設計。對于運行TB級數據的應用，它能夠提供高達10倍的性能。

它在設計時就考慮到了擴展，通過將大量芯片連接在一起，NVIDIA可以提供高能效系統，以便加快推進氣候研究的前沿工作。黃仁勛表示："對軟件來說，它看起來就像一個巨大的處理器。”

為了幫助研究人員快速將大量數據用于工作，以更好地理解氣候問題，黃仁勛提到了NVIDIA Modulus和FourCastNet。前者是一個用于構建、訓練和微調基于物理的機器學習模型開源框架，后者是一個數據驅動的全球天氣預報模型，同時他還介紹了最新的AI驅動模型如何從真實世界中學習物理規律。

僅使用原始數據，FourCastNet就能夠學習到復雜天氣模式形成的原理。黃仁勛展示了FourCastNet如何通過模擬風暴中地球自轉產生的科氏力，來準確預測颶風哈維的路徑。

當這些模型與傳統模擬創建的常規“檢查點”聯系在一起時，就可以進行更精確、長期的預測。黃仁勛隨后演示了運行于NVIDIA GPU上的FourCastNet的集合預報結果如何預測到一場前所未有的北非熱浪。

通過在Modulus中運行FourCastNet，NVIDIA只用以前單個成員預報的十分之一的時間，就可以生成1000個集合成員的21天的天氣軌跡，同時實現1000倍的能耗降低。

最后，NVIDIA技術有望幫助所有這些知識變得更容易獲取，數字孿生能夠為日益復雜的系統創建交互式模型——從亞馬遜的倉庫到5G信號在密集城市環境中的傳播方式。

隨后，黃仁勛展示了一個在云端的令人驚嘆的、高分辨率的全球氣候數據的交互式可視化，從全球視圖放大到柏林的詳細視圖。黃仁勛說，這種方法可以用來預測柏林、東京和布宜諾斯艾利斯等不同地區的氣候和天氣。

地球：最后的疆域

為了幫助應對此類挑戰，黃仁勛概述了NVIDIA如何構建更加強大的系統來訓練AI模型、模擬物理問題和實現交互式可視化。

他表示：“這些新型超級計算機剛剛上線。這是你能夠想象得到的最新計算技術。”

黃仁勛在演講結束時感謝了該領域的主要研究人員并幽默地為EVE倡議了一項使命宣言。

“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的計算極限，尋找新的方法和技術來研究大到全球范圍內、小到地方區域的氣候狀況，讓人們當下就能了解所采取的應對措施是否奏效，以及未來應如何調整，并勇敢地探索前人未曾涉足的疆域。”

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