Les scientifiques appellent à la collaboration sur le climat

Les scientifiques appellent à la collaboration sur le climat

Un trio de scientifiques de haut niveau aide à diriger l’un des efforts les plus ambitieux de l’histoire de l’informatique : la construction d’un jumeau numérique de la Terre.

Peter Bauer, Bjorn Stevens et Francisco “Paco” Doblas-Reyes conviennent qu’un jumeau numérique de la Terre doit prendre en charge des résolutions jusqu’à un kilomètre afin qu’un nombre croissant d’utilisateurs puissent explorer les risques du changement climatique et comment s’y adapter. Ils disent que le travail nécessitera une informatique accélérée, l’IA et beaucoup de collaboration.

Leurs efforts herculéens, certains utilisant déjà les technologies NVIDIA, ont inspiré Earth-2, la contribution de NVIDIA à la cause commune.

“Nous nous consacrerons, ainsi que nos importantes ressources, à diriger l’échelle et l’expertise de NVIDIA dans les sciences informatiques, pour rejoindre la communauté mondiale des sciences du climat”, avait déclaré Jensen Huang, fondateur et PDG de NVIDIA, lorsqu’il a annoncé l’initiative Earth-2 à la fin 2021.

Collaborer à une échelle sans précédent

L’engagement de Huang a marqué son soutien à des efforts tels que Destination Earth (DestinE), un projet paneuropéen visant à créer des jumeaux numériques de la planète.

“Aucun ordinateur ne peut suffire à le faire, il a donc besoin d’un effort international distribué”, a déclaré Bauer, un vétéran avec plus de 20 ans au plus haut centre de prévision météorologique d’Europe qui dirige maintenant le projet qui vise à créer des modèles à l’échelle planétaire. disponible d’ici 2030.

L’année dernière, il a co-écrit un Nature article qui disait que le travail “nécessite une collaboration à une échelle sans précédent”.

Bauer appelle à une large coopération internationale sur un nouveau système d’information sur la Terre.

Lors d’une conférence GTC en mars, Bauer a envisagé une fédération qui “mobilise des ressources de nombreux pays, y compris des acteurs privés, et NVIDIA pourrait en être une qui serait très intéressante”.

Photo de Peter Bauer
Pierre Bauer

De telles ressources permettraient l’énorme travail de développement de nouveaux modèles numériques et d’apprentissage automatique, puis de les exécuter dans des tâches d’inférence massives pour faire des prédictions qui s’étendent sur plusieurs décennies.

DestinE trouve ses racines dans une conférence sur le climat de 2008. C’est le fruit d’un certain nombre de programmes, dont de nombreux que Bauer a dirigés au cours de ses années avec le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme – basé à Reading, en Angleterre – qui développe certains des modèles de prévisions météorologiques les plus avancés au monde.

Consommer un pétaoctet par jour

La collaboration est large car les besoins informatiques sont énormes.

Photo de Francisco
Francisco Doblas-Reyes

“Nous parlons de produire des pétaoctets de données par jour qui doivent être livrés très rapidement”, a déclaré Doblas-Reyes, directeur du département des sciences de la Terre au Barcelona Supercomputing Center, auteur principal du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat – un groupe qui crée certains des rapports les plus définitifs sur le changement climatique – et un contributeur au programme DestinE.

L’effort de jumeau numérique va bouleverser l’approche traditionnelle des prévisions météorologiques et climatiques « afin que les utilisateurs puissent être les moteurs du processus », a-t-il déclaré lors d’une conférence en mars à GTC, la conférence des développeurs de NVIDIA. L’objectif est de “placer l’utilisateur à la tête de la production d’informations climatiques plus utiles pour l’adaptation au climat”, a-t-il déclaré.

Son discours a décrit les nouveaux modèles, flux de travail et systèmes nécessaires pour capturer en détail la nature chaotique des systèmes climatiques.

Articuler la vision

La vision d’un jumeau numérique s’est cristallisée dans un discours liminaire à la conférence sur le supercalcul SC20 de Stevens, directeur de l’Institut Max Planck de météorologie, à Hambourg. Il dirige des travaux sur l’un des meilleurs modèles météorologiques au monde pour les applications climatiques, ainsi qu’un effort pour permettre des simulations à une résolution kilométrique, un ordre de grandeur plus fin que les meilleurs travaux actuels.

“Nous avons besoin d’un nouveau type de capacité informatique… pour les systèmes d’information planétaires qui nous permettent de gérer les conséquences de nos actions et de nos politiques, afin que nous puissions construire un avenir plus durable”, a-t-il déclaré.

Bjorn Stevens lors d'une conférence historique du SC 20 sur le changement climatique
Le discours historique de Stevens au SC20 a cristallisé la vision d’un jumeau numérique de la Terre.

Stevens a décrit un jumeau numérique précis et interactif. Par exemple, il a imaginé des gens l’interrogeant pour voir comment un réchauffement climatique pourrait affecter les inondations dans le nord de l’Europe ou la sécurité alimentaire en Afrique.

L’IA permet des simulations interactives

L’intelligence artificielle jouera un rôle de premier plan en offrant aux utilisateurs ce niveau d’interactivité, a-t-il déclaré lors d’une conférence au GTC l’année dernière.

“Nous avons besoin de l’IA pour arriver là où nous devons être”, a-t-il déclaré, saluant NVIDIA et ses collègues, dont Bauer et Doblas-Reyes. “Les véritables avancées viennent des personnes qui rassemblent leurs différentes perspectives et repensent notre façon de travailler.”

Le graphique montre que la résolution des modèles climatiques nécessaires au fil du temps approche 1 km
Les simulations climatiques recherchent une résolution ultra-élevée pour une plus grande précision.

Doblas-Reyes a accepté lors de son discours GTC cette année.

“À mon avis, l’IA est un complément nécessaire au jumeau numérique – c’est le seul moyen d’offrir une véritable interactivité aux utilisateurs et d’aider à fournir une bonne trajectoire de ce qui va arriver dans notre climat”, a-t-il déclaré.

En route ensemble

Les trois scientifiques ont donné des exemples de la façon dont les technologies NVIDIA ont été utilisées dans une grande variété de projets portant sur le changement climatique.

Dans son discours GTC, Stevens a pris une tournure typiquement ludique. Il a montré une version de bande dessinée de Huang, comme Isaac Newton, frappé par une pomme qui tombe et un aperçu de la façon de s’engager dans l’effort scientifique.

“Nous avons besoin de toi Jensen, et tu as besoin de nous”, a déclaré Stevens.

Diapositive du GTC de Stevens dépeignant Huang comme Newton
Stevens a dépeint de manière ludique Huang comme Isaac Newton dans son discours GTC.

Le système MareNostrum 5 qui arrive au centre de Barcelone en est un exemple. Il devrait accélérer une partie du travail de DestinE sur les GPU NVIDIA H100 Tensor Core.

Construire un jumeau numérique de la Terre est “une opportunité passionnante de repenser l’avenir du HPC avec l’IA en tête”, a déclaré Mike Pritchard, un climatologue chevronné qui dirige la recherche sur le climat chez NVIDIA.

NVIDIA Omniverse pour la connexion d’outils 3D et le développement d’applications métavers, NVIDIA Modulus pour l’apprentissage automatique basé sur la physique et NVIDIA Triton pour l’inférence de l’IA ont tous un rôle à jouer dans cet effort général, a-t-il déclaré.

C’est une collaboration longue et évolutive, a déclaré Bauer dans son discours GTC. “J’ai envoyé mon premier e-mail à NVIDIA sur ces problèmes il y a 14 ans, et NVIDIA nous accompagne depuis dans cette aventure.”

Pour en savoir plus, lisez le document conceptuel élaboré pour le Sommet de Berlin sur les moteurs de virtualisation de la Terre, du 3 au 7 juillet, où Huang prononcera un discours liminaire.

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