AI, Gemelos Digitales para Desatar la Próxima Ola de Innovación en la Investigación del Clima

'Gemelos Digitales de IA impulsando la Innovación en la Investigación del Clima'

La inteligencia artificial y la computación acelerada ayudarán a los investigadores del clima a lograr los milagros que necesitan para lograr avances en la investigación del clima, dijo el fundador y CEO de NVIDIA, Jensen Huang, durante una presentación principal el lunes en la Cumbre de Berlín para la iniciativa de Motores de Virtualización de la Tierra.

“Richard Feynman dijo una vez que ‘lo que no puedo crear, no lo entiendo’ y esa es la razón por la cual la modelización del clima es tan importante”, dijo Huang a los 180 asistentes en la Casa Harnack en Berlín, un lugar emblemático de encuentro para la comunidad científica e investigadora de la región.

“Y por lo tanto, el trabajo que ustedes realizan es de vital importancia para los responsables de la toma de decisiones, los investigadores y la industria”, agregó.

Para avanzar en este trabajo, la Cumbre de Berlín reúne a participantes de todo el mundo para aprovechar la inteligencia artificial y la informática de alto rendimiento para la predicción del clima.

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En su discurso, Huang describió tres milagros que tendrán que ocurrir para que los investigadores del clima logren sus objetivos, y mencionó los esfuerzos de NVIDIA para colaborar con los investigadores del clima y los responsables de la toma de decisiones con su iniciativa Earth-2.

El primer milagro necesario será simular el clima lo suficientemente rápido y con una resolución lo suficientemente alta, del orden de solo unos pocos kilómetros cuadrados.

El segundo milagro necesario será la capacidad de precalcular grandes cantidades de datos.

El tercero es la capacidad de visualizar todos estos datos de forma interactiva con NVIDIA Omniverse para “ponerlo en manos de los responsables de la toma de decisiones, empresas, compañías e investigadores”.

La próxima ola de innovación en clima y tiempo

La iniciativa Motores de Virtualización de la Tierra, conocida como EVE, es una colaboración internacional que reúne infraestructura digital centrada en la ciencia del clima, la informática de alto rendimiento y la inteligencia artificial con el objetivo de proporcionar, por primera vez, información climática a escala de kilómetros accesible de manera sostenible para gestionar el planeta.

“La razón por la cual Earth-2 y EVE se encontraron en el momento perfecto es porque Earth-2 se basó en tres avances fundamentales”, dijo Huang.

La iniciativa promete acelerar el ritmo de los avances, abogando por proyecciones coordinadas del clima con una resolución de 2.5 km. Es un desafío enorme, pero se basa en una gran base de avances en los últimos 25 años.

Un amplio conjunto de aplicaciones ya se beneficia de la computación acelerada, incluyendo ICON, IFS, NEMO, MPAS, WRF-G y más, y se espera que llegue mucha más potencia informática para estas aplicaciones.

El Superchip NVIDIA GH200 Grace Hopper es una CPU acelerada revolucionaria diseñada desde cero para aplicaciones de IA y HPC a gran escala. Ofrece hasta 10 veces más rendimiento para aplicaciones que ejecutan terabytes de datos.

Está diseñado para escalar, y al conectar grandes cantidades de estos chips juntos, NVIDIA puede ofrecer sistemas con la eficiencia energética necesaria para acelerar el trabajo de los investigadores en la vanguardia de la investigación climática. “Para el software, parece un solo procesador gigante”, dijo Huang.

Para ayudar a los investigadores a aprovechar grandes cantidades de datos rápidamente y desbloquear la comprensión, Huang habló sobre NVIDIA Modulus, un marco de código abierto para construir, entrenar y afinar modelos de aprendizaje automático basados en la física, y FourCastNet, un modelo global de pronóstico del tiempo basado en datos, y cómo los últimos modelos impulsados por IA pueden aprender física a partir de datos del mundo real.

Usando solo datos brutos, FourCastNet puede aprender los principios que rigen los patrones climáticos complejos. Huang mostró cómo FourCastNet pudo predecir con precisión la trayectoria del huracán Harvey modelando la fuerza de Coriolis, el efecto de la rotación de la Tierra, en la tormenta.

Estos modelos, cuando están conectados a “puntos de control” regulares creados por simulación tradicional, permiten pronósticos más detallados a largo plazo. Huang luego demostró cómo algunos de los modelos del conjunto FourCastNet, ejecutados en GPUs de NVIDIA, anticiparon una ola de calor sin precedentes en el norte de África.

Ejecutando FourCastNet en Modulus, NVIDIA pudo generar trayectorias climáticas de 21 días de 1,000 miembros del conjunto en una décima parte del tiempo que antes se tardaba en hacer un solo conjunto, y con 1,000 veces menos consumo de energía.

Por último, las tecnologías de NVIDIA prometen ayudar a que todo este conocimiento sea más accesible con duplicados digitales capaces de crear modelos interactivos de sistemas cada vez más complejos, desde almacenes de Amazon hasta la forma en que las señales 5G se propagan en entornos urbanos densos.

Luego, Huang mostró una impresionante visualización interactiva de alta resolución de datos climáticos a escala global en la nube, acercándose desde una vista del globo hasta una vista detallada de Berlín. Este enfoque puede funcionar para predecir el clima y el tiempo en lugares tan diversos como Berlín, Tokio y Buenos Aires, dijo Huang.

La Tierra: La Última Frontera

Para ayudar a enfrentar desafíos como estos, Huang describió cómo NVIDIA está construyendo sistemas más potentes para entrenar modelos de IA, simular problemas físicos y visualización interactiva.

“Estos nuevos tipos de supercomputadoras están empezando a estar en línea”, dijo Huang. “Esta es una tecnología informática tan innovadora como puedas imaginar”.

Huang concluyó su charla agradeciendo a los investigadores clave de todo el campo y sugiriendo de manera juguetona una declaración de misión para EVE.

“La Tierra, la última frontera, estos son los viajes de EVE”, dijo Huang. Su “misión es empujar los límites de la informática al servicio de la modelización climática, buscar nuevos métodos y tecnologías para estudiar el estado global-local del clima para informar hoy el impacto de la mitigación y adaptación al mañana de la Tierra, ir audazmente a donde nadie ha ido antes”.

Aprende más sobre Earth-2.

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