AI、数字孪生将掀起新一轮气候研究创新浪潮

　　2023年7月3日，NVIDIA创始人兼首席执行官黄仁勋在“地球虚拟引擎”计划柏林峰会(Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines)发表主题演讲时提到了 NVIDIA 自身如何通过其 Earth-2 与气候研究者和政策制定者开展合作，共同推动气候研究所做的努力。

　　Earth-2 是一个全栈式开放平台，可以通过交互式高分辨率模拟加速气候和天气预测的速度并提高预测精确度。它包含 ICON 和 IFS 等数值模型的物理模拟，通过 NVIDIA Modulus 构建的 FourCastNet、GraphCast 和深度学习天气预报(DLWP)等神经网络模型，以及通过 NVIDIA Omniverse™ 实现的数据联合和可视化。Earth-2 运行于 NVIDIA DGX™ GH200、HGX H100 和OVX 超级计算机之上，它提供了一条新的路径，以前所未有的速度和规模来模拟全球大气并实现可视化。Earth-2 平台将提供给世界各地的气候科学家和研究者使用。

　　在2021年11月的GTC上，NVIDIA 宣布建立 Earth-2 的计划。Earth-2 是专门用于预测气候变化影响的 AI 超级计算机。它将使用 3D 设计协作和模拟平台 NVIDIA Omniverse 来构建地球的数字孪生，使科学家能够以超高的分辨率模拟气候。

　　NVIDIA Modulus 是 Earth-2 AI 模型(如FourCastNet)的训练平台。NVIDIA 研究团队把它用作 AI 研究流程的一部分。Modulus 既是最先进的 Earth-2 模型的交付媒介，也是与气候领域 AI 研究社区开展合作的媒介。

　　FourCastNet：一个数据驱动的全球天气预报模型。仅使用原始数据，FourCastNet就能够学习到复杂天气模式形成的原理。黄仁勋展示了FourCastNet如何通过模拟风暴中地球自转产生的科氏力，来准确预测飓风哈维的路径。当这些模型与传统模拟创建的常规“检查点”联系在一起时，就可以进行更精确、长期的预测。通过在Modulus中运行FourCastNet，NVIDIA只用以前单个成员预报的十分之一的时间，就可以生成1000个集合成员的21天的天气轨迹，同时实现1000倍的能耗降低。

　　Earth-2具备更高的分辨率和大规模AI训练：Earth-2 加速系统将使气候科学家能够进行公里级的气候模拟、大规模 AI 训练和推理，并实现低延迟交互。

　　Earth-2具有GPU优化和加速的气候模拟：Earth-2 开发平台针对GPU加速的公里级数值气候模拟进行了优化，能够最大程度提高日模拟天数(SDPD)。NVIDIA Modulus 集成了多个神经网络模型，用于气候和天气模拟。

　　数据联合与交互式天气可视化：NVIDIA Omniverse 可以实现超大规模、高保真度、交互式的可视化，从而展示全球天气状况。OV-Nucleus 包含一个数据联合引擎，可提供覆盖外部数据库和实时信息的透明数据访问。

　　合作组织

　　到目前为止，NVIDIA已经与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、巴塞罗那超级计算中心(BSC)、马克斯·普朗克气象研究所(MPI-M)和美国国家海洋与大气管理局(NOAA)建立了合作关系，未来还会与更多组织合作。