誰が雨を止めるのか? 科学者が気候協力を呼びかける

科学者が気候協力を呼びかける

トップの科学者3人が、コンピューティング史上最も野心的な取り組みの一環として、地球のデジタルツインの構築を支援しています。

ピーター・バウアー、ビョルン・スティーブンス、フランシスコ「パコ」ドブラス・レジェスは、地球のデジタルツインが1キロメートルの解像度まで対応する必要があると考えており、気候変動のリスクとそれに適応する方法を探るために、利用者の数が増えるにつれて要件が増すと述べています。彼らは、この取り組みには高速なコンピューティング、AI、そして多くの協力が必要であると言います。

彼らのヒューズリアンな取り組みは、すでにNVIDIAの技術を使用しており、この共通の目的に対するNVIDIAの貢献であるEarth-2をインスピレーションとしています。

2021年末にEarth-2の取り組みを発表した際、NVIDIAの創設者兼CEOであるジェンスン・ホアンは、「私たちは自社の規模と計算科学の専門知識をNVIDIAの直接の支援として捧げ、世界の気候科学コミュニティと共に行動します」と述べています。

前例のないスケールで協力

ホアンのコミットメントは、地球のデジタルツインを作成するためのパンヨーロッパプロジェクトであるDestination Earth(DestinE)などの取り組みを支援することを示しています。

「それに対応するには単一のコンピューターでは十分ではないため、分散型の国際的な取り組みが必要です」とバウアーは述べています。バウアーは、ヨーロッパのトップ気象予報センターで20年以上の経験を持ち、2030年までに地球規模のモデルを利用可能にすることを目指すプロジェクトを率いています。

彼は昨年、ネイチャー誌で共著者となり、「前例のないスケールでの協力が必要である」と述べています。

バウアーは、新しい地球情報システムにおける広範な国際協力を呼びかけています。

バウアーは3月のGTCでの講演で、NVIDIAを含む多くの国と民間企業からのリソースを動員する「連邦」を想像しています。

ピーター・バウアー

こうしたリソースによって、新しい数値モデルや機械学習モデルの開発、そして数十年にわたる予測を行うための大規模な推論ジョブの実行など、膨大な作業が可能になります。

DestinEは2008年の気候会議にそのルーツを持ち、欧州中期天気予報センター(英国レディング)で数々のプログラムを主導したバウアーを含む多くの人々の取り組みの成果です。同センターは世界で最も高度な気象予報モデルの開発に取り組んでいます。

1ペタバイトのデータを処理する

計算要件が膨大であるため、この協力は広範です。

フランシスコ・ドブラス・レジェス

「私たちは、非常に迅速に提供する必要がある1ペタバイトのデータを生成することを話しています」とドブラス・レジェスは述べています。彼は、バルセロナスーパーコンピューティングセンターの地球科学部門のディレクターであり、気候変動に関する最も確定的な報告書を作成する気候変動政府間パネル(IPCC)の主要著者でもあり、DestinEプログラムへの貢献者でもあります。

デジタルツインの取り組みは、従来の気象・気候予測のアプローチを「逆さまにし、利用者がプロセスの主導権を握ることができるようにする」と彼はGTC(NVIDIAの開発者会議)での講演で述べました。目標は、「気候適応により役立つ気候情報の生産をユーザーに提供すること」です。

彼の講演では、気候システムの混沌さを詳細に捉えるために必要な新しいモデル、ワークフロー、システムについて説明されました。

ビジョンを明確にする

デジタルツインのビジョンは、ハンブルクのマックスプランク気象研究所のディレクターであるスティーブンスによるSC20スーパーコンピューティング会議の基調講演で明確化されました。スティーブンスは、気候応用のための世界トップの気象モデルと、現在の最高水準よりも桁違いに細かい1キロメートルレベルのシミュレーションを可能にする取り組みを率いています。

「私たちは、私たちの行動と政策の結果を検証するための地球情報システムのための新しいタイプの計算能力が必要です。これにより、より持続可能な未来を構築することができます」と彼は述べています。

スティーブンスはSC20での画期的な講演で、地球のデジタルツインのビジョンを明確化しました。

スティーブンスは、正確でインタラクティブなデジタルツインを説明しました。例えば、彼は人々がクエリを投げて、温暖化が北ヨーロッパの洪水やアフリカの食料安全保障にどのような影響を与えるかを見ることを想像しました。

AIによるインタラクティブなシミュレーションの実現

彼は昨年のGTCで、そのようなインタラクティブな機能をユーザーに提供するためにAIが主要な役割を果たすと述べました。

「私たちは必要な方向に進むためにAIが必要です」と彼は述べ、NVIDIAやバウアー、ドブラス=レイエスを含む同僚に感謝を述べました。「異なる視点を持つ人々が一緒になり、働き方を再考することで、本当の進歩が生まれます。」

より高い精度を追求するために、気候シミュレーションは超高解像度を目指しています。

ドブラス=レイエスは今年のGTCで同意しました。

「私の意見では、AIはデジタルツインにとって必要不可欠な補完です。ユーザーに真のインタラクティブ性を提供し、気候の将来の軌跡を提供する唯一の方法です」と彼は述べました。

共に旅する

3人の科学者は、気候変動に取り組むさまざまなプロジェクトでNVIDIAの技術がどのように活用されているかの例を示しました。

スティーブンスはGTCの講演で、特徴的な遊び心を見せました。彼は、ニュートンや彼の科学的な取り組みに関与するための洞察を持つりんごを受けたホアンのカートゥーンバージョンを紹介しました。

「私たちはあなたを必要としています、そしてあなたも私たちを必要としています」とスティーブンスは述べました。

スティーブンスは、GTCの講演でホアンをアイザック・ニュートンになぞらえました。

バルセロナセンターに導入されるMareNostrum 5システムは、その一例です。これにより、NVIDIA H100 Tensor Core GPU上でのDestinEの作業が加速されることが期待されています。

地球のデジタルツインを構築することは、「AIを活用したHPCの将来を再考するエキサイティングな機会です」と、NVIDIAの気候研究を指揮するベテランの気候科学者であるマイク・プリチャードは述べています。

NVIDIA Omniverseは、3Dツールを接続し、メタバースアプリケーションを開発するための役割を果たし、NVIDIA Modulusは物理に基づいた機械学習に、NVIDIA TritonはAI推論にそれぞれ関与しています。

バウアーはGTCの講演で、これは長く進化し続ける共同作業であると述べました。「私は14年前にこれらの問題に関してNVIDIAに最初のメールを送りましたが、NVIDIAはそれ以来私たちと共にこの旅を続けています。」

詳細については、7月3日から7日までベルリンサミットで開催される「地球仮想化エンジンに向けたコンセプトペーパー」をご覧ください。そこでホアンが基調講演を行います。

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