互联网技术 / 互联网资讯 · 2024年3月17日

地球数字孪生与全球气候仿真计划

“让未来在今天变成现实的关键在于模拟。”该公司创始人兼 CEO 如是说。

在最近的技术大会上,该公司提出了一整套用于构建元宇宙及相关应用的工具。最新消息显示,其团队已经着手设计全球规模的虚拟世界与环境模型。

模拟整个地球:英伟达Earth-2超级计算机即将上线

“我们将建立一个数字孪生体,用以模拟和预测气候变化,”该负责人表示。这一新目标旨在打造有助于减缓气候影响的工具。

这台新型超级计算机被命名为 Earth-2,即地球的数字孪生体。该系统在一个名为 Omniverse 的平台上以百万倍的速度运行由 ModulUS 创建的 AI 物理环境。目前所取得的技术进展成为实现 Earth-2 的关键条件,这是一项前所未有的工程。

这一目标极具挑战性,预计不仅会推动科学计算的边界,也会成为该公司转型为全栈计算服务提供者的重要节点。尽管目前围绕 Omniverse 互联的元宇宙概念最受关注,但它并非仅用于娱乐游戏的虚拟环境,而是一个可用于辅助现实世界模拟的工具。

“Omniverse 与游戏引擎不同,它的目标是实现数据中心级别的仿真环境,最终有望实现全球范围的模拟。”

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要完成这样的任务,所依赖的计算架构需要具备不同以往的能力。如今的超算通常由一组运行 Linux 的大规模服务器组成,机柜间存在超高带宽的连接。随着研究机构对更多用户开放,超级计算服务正逐步走向云化。为此,关于一个新的云友好型高性能计算平台的讨论正在推进,该平台旨在改变传统大规模计算集群的结构。

该平台具备 64 个高带宽 InfiniBand 接口,网络速度可达 400Gbps。它由专用交换机、网络适配器、数据处理单元以及相应的软件栈组成,能够提升网络和计算性能,并显著降低数据中心对交换设备的需求,从而降低能耗与占用空间的比率。

更重要的是,通过多租户性能隔离功能,确保不同用户的计算过程互不干扰。

“这是首个在同一平台上同时提供超算性能和云计算共享性的尝试。此前要么只能获得裸机高性能,要么享受安全的多租户服务,但难以兼得。现在借助这一平台,超算系统将更像云原生,并且资源利用率更高。”

关于 Earth-2 的具体架构细节尚未披露,但显然要在全球范围内对环境进行细致建模并预测未来几十年的气候变化,是一项极其艰巨的任务。

“与以往以大气物理为核心的天气预测不同,气候模型需要覆盖大气、水、冰、陆地以及人类活动等多方面因素,并进行数十年的长周期模拟,涉及物理、化学和生物过程。当前的气候分辨率约为 10–100 公里,要实现全球水循环的全要素仿真,需要更高的分辨率。”

为此,该团队计划利用全新的 ModulUS 框架,开发物理信息驱动的机器学习模型来解决这一挑战。考虑到地球气候变化的快速性,例如蒸发导致的干旱和水库水位下降的影响,迫切需要取得突破性进展。

“通过整合 GPU 加速、深度学习、以及嵌入物理信息的神经网络,并结合海量观测与模型数据,我们或能实现百万倍级的加速。若能实现高分辨率的气候模型,未来甚至可能带来十亿倍的飞跃。各级政府与城市将获得更早的预警,提升基础设施的抗御能力;更精准的预测也将促使人们和机构更积极地采取行动。”