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

2023-07-05 19:13:35來源：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(chuàng)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(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官黃仁勛

“理查德·費曼曾說過，‘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對在場的180名與會者談到。Harnack House是該地區(qū)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(yè)來說至關(guān)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(xiàn)他們的目標而必須發(fā)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(xiàn)公里級的氣候模擬。

第二個是對海量數(shù)據(jù)進行預計算的能力。

第三個是利用NVIDIA Omniverse將所有這些數(shù)據(jù)的交互可視化，使其能夠為決策者、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(shù)字基礎(chǔ)設施，旨在開創(chuàng)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(xù)發(fā)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(fā)展進程，致力于實現(xiàn)2.5公里分辨率的協(xié)同氣候預測。雖然挑戰(zhàn)艱巨，但過去25年內(nèi)所取得的巨大進步為其奠定了堅實的基礎(chǔ)。

包括ICON、IFS、NEMO、MPAS、WRF-G在內(nèi)的眾多應用程序套件已經(jīng)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(shù)據(jù)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(tǒng)，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(shù)據(jù)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(gòu)建、訓練和微調(diào)基于物理的機器學習模型開源框架，后者是一個數(shù)據(jù)驅(qū)動的全球天氣預報模型，同時他還介紹了最新的AI驅(qū)動模型如何從真實世界中學習物理規(guī)律。

僅使用原始數(shù)據(jù)，FourCastNet就能夠?qū)W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(zhuǎn)產(chǎn)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(tǒng)模擬創(chuàng)建的常規(guī)“檢查點”聯(lián)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(jié)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(xiàn)1000倍的能耗降低。

最后，NVIDIA技術(shù)有望幫助所有這些知識變得更容易獲取，數(shù)字孿生能夠為日益復雜的系統(tǒng)創(chuàng)建交互式模型——從亞馬遜的倉庫到5G信號在密集城市環(huán)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(shù)據(jù)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(qū)的氣候和天氣。

地球：最后的疆域

為了幫助應對此類挑戰(zhàn)，黃仁勛概述了NVIDIA如何構(gòu)建更加強大的系統(tǒng)來訓練AI模型、模擬物理問題和實現(xiàn)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(shù)。”

黃仁勛在演講結(jié)束時感謝了該領(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(shù)來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(diào)整，并勇敢地探索前人未曾涉足的疆域。”

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