Ziel Erde

DestinE wird die beispiellosen Beobachtungs- und Simulationsfähigkeiten von DestinE nutzen, die von Europas HPC-Computern und KI-Kapazitäten angetrieben werden. Dadurch werden wir besser darauf vorbereitet sein, auf Naturkatastrophen größeren Ausmaßes zu reagieren, Wege zur Anpassung an den Klimawandel zu erproben und ihre sozioökonomischen Auswirkungen vorherzusagen. Die Initiative stellt auch eine Schlüsselkomponente der europäischen Datenstrategie dar, indem der Zugang zu wertvollen Datenquellen in ganz Europa konsolidiert wird.

Nutzer von DestinE, einschließlich nicht-wissenschaftlicher Experten, werden in der Lage sein, auf riesige Mengen an Erdsystem- und sozioökonomischen Daten zuzugreifen und mit ihnen zu interagieren, um:

• Führen Sie hochpräzise, interaktive und dynamische Simulationen des Erdsystems durch, die auf umfangreichen Beobachtungsdatensätzen basieren. Konzentrieren Sie sich beispielsweise auf Themenbereiche von gesellschaftlicher Relevanz wie die regionalen Auswirkungen des Klimawandels, Naturgefahren, Meeresökosysteme oder städtische Räume.
• Verbessern Sie die Vorhersagefähigkeiten, um die Wirkung zu maximieren. Zum Beispiel zum Schutz der biologischen Vielfalt, zur Bewirtschaftung von Wasser, erneuerbaren Energien oder Nahrungsmittelressourcen und zur Minderung von Katastrophenrisiken in einer sich verändernden Welt.
• Unterstützung der Politikgestaltung und -umsetzung der EU. Beispielsweise zur Bewertung der Auswirkungen bestehender umweltpolitischer und legislativer Maßnahmen und zur Unterstützung einer künftigen faktengestützten Politikgestaltung.
• Nutzen Sie das Potenzial von Distributed und High Performance Computing (HPC) und Datenhandling im Extremmaßstab. Zum Beispiel über eine interaktive Plattform, die komplexe digitale Zwillinge und umfassende Toolkits für die Entwicklung und den Betrieb von analysebasierten Modellen mit vollem Zugriff auf große Mengen unterschiedlicher Daten hostet.

Darüber hinaus werden die industriellen und technologischen Fähigkeiten Europas unter anderem durch die Simulation und Beobachtung des gesamten Erdsystems und den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) für Datenanalysen und prädiktive Modellierung gestärkt.

Schlüsselkomponenten des Destination-Earth-Systems

DestinE ermöglicht den Nutzern den Zugriff auf thematische Informationen, Dienstleistungen, Modelle, Szenarien, Simulationen, Prognosen und Visualisierungen. Die zugrunde liegenden Modelle und Daten werden kontinuierlich bewertet, um zuverlässige und umsetzbare Szenariovorhersagen zu liefern. 

Die Hauptkomponenten des DestinE-Systems sind:

Die zentrale Serviceplattform

Die zentrale Serviceplattform bietet DestinE-Anwendern einen benutzerfreundlichen Einstiegspunkt. Die Plattform wird evidenzbasierte Entscheidungsinstrumente, Anwendungen und Dienste bereitstellen, die auf einem offenen, flexiblen und sicheren Cloud-basierten Computersystem basieren. Sie wird Daten-, Cloud- und HPC-Infrastrukturen koordinieren und den Zugang zu einer zunehmenden Zahl digitaler Zwillinge ermöglichen, sobald diese durch entsprechende Bemühungen der Europäischen Kommission und/oder der Mitgliedstaaten schrittweise verfügbar werden.

Die Plattform wird relevante KI-Tools, Datenanalysen im extremen Maßstab und Überwachungs-, Simulations- und Vorhersagefunktionen für das Erdsystem zur Verfügung stellen. Gleichzeitig wird es DestinE-Nutzern dedizierte Ressourcen zur Verfügung stellen, die es ihnen ermöglichen, die Plattform anzupassen, ihre eigenen Daten zu integrieren und ihre eigenen Anwendungen zu entwickeln.

Die Plattform und die damit verbundenen DestinE-Diensteinsätze werden in die Zuständigkeit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) fallen.

Der Data Lake

Der Data Lake vereint bereits bestehende europäische Datenbestände von Copernicus, die Datenbestände der drei Durchführungsstellen von Destination Earth (ESA, EUMETSAT und ECMWF) und andere Quellen wie das Internet der Dinge (IoT) und sozioökonomische Daten. Es integriert auch die neuen Daten, die von den Digital Twins stammen werden, und schafft einen kohärenten und eigenständigen DestinE-Datenraum. Sie wird den Zugang zu den Daten ermöglichen, die für den Betrieb der digitalen Zwillinge und der Kerndienstplattform erforderlich sind. Und es hostet Benutzerdaten, die mit der DestinE-Benutzergemeinschaft geteilt werden, während die datennahe Verarbeitung unterstützt wird, um die Leistung und Service-Skalierbarkeit zu maximieren.

Der Data Lake wird von der Europäischen Organisation für die Nutzung meteorologischer Satelliten (EUMETSAT) betrieben.

Die digitalen Zwillinge

Digitale Zwillinge sind digitale Nachbildungen der hochkomplexen Erdsysteme, die vom Europäischen Zentrum für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) entwickelt wurden.

Sie basieren auf einer nahtlosen Verschmelzung von Echtzeitbeobachtungen und hochauflösender prädiktiver Modellierung in den Themenbereichen, ausgehend von den Extremereignissen und der Anpassung an den Klimawandel.

Langfristiges Ziel ist es, zusätzliche digitale Zwillinge wie Ozeane oder Biodiversität zu integrieren und so einen umfassenden digitalen Zwilling des Erdsystems zu schaffen. Die digitalen Zwillinge von DestinE bieten Nutzern einen maßgeschneiderten Zugang zu hochwertigem Wissen für die nutzerspezifische Szenarioentwicklung, die evidenzbasierte Entscheidungsfindung unterstützen kann.

Die erste Version der Kerndienstplattform, des Data Lakes und der ersten digitalen Zwillinge wird im Juni 2024 in Betrieb gehen. Ermöglicht wurde dies durch die Unterstützung des Programms „Digitales Europa“ der Kommission. 

Horizont Europa bietet Forschungs- und Innovationsmöglichkeiten, die die Weiterentwicklung von DestinE unterstützen. Es bestehen Synergien mit anderen einschlägigen EU-Programmen wie dem Gemeinsamen Unternehmen EuroHPCund dem Weltraumprogramm sowie damit zusammenhängenden nationalen Initiativen. Die Europäische Kommission koordiniert die DestinE-Initiative in enger Zusammenarbeit mit den Mitgliedstaaten, assoziierten Ländern, wissenschaftlichen Gemeinschaften und Technologieexperten.

Die Initiative wird von drei betrauten Stellen durchgeführt:

1. EZMW
2. ESA
3. EUMETSAT

Die Umsetzung der ersten Phase der Initiative begann im Januar 2022, nachdem die Europäische Kommission am 15. Dezember 2021 Beitragsvereinbarungen mit den drei Durchführungsstellen unterzeichnet hatte. Phase 1 der Umsetzung endet mit der Einführung des DestinE-Systems am 10. Juni 2024 nach den ersten 2,5 Jahren intensiver Entwicklung. Ab dem Tag des Starts können die Nutzer auf die erste Generation der Infrastruktur, Daten und Dienste zugreifen. Das System wird sich in den folgenden Phasen bis 2030 weiterentwickeln, erweitern und verbessern.

Aktives Stakeholder-Engagement ist entscheidend für den Erfolg von DestinE. Nur durch Stakeholder, die seine Entwicklung steuern, kann DestinE unserer Vision gerecht werden und eine Lösung für die Bedürfnisse der Benutzergemeinschaft entwickeln. Zu diesem Zweck wurde ein Co-Design-Ansatz verfolgt, der die Interessengruppen durch die folgenden zwei Aktivitäten einbezieht:

Offener Dialog mit den Interessenträgern

In der ersten Phase (2022–2024) der Aktivitäten wurde ein offener Dialog mit den Interessenträgern eingerichtet, der in den nächsten Jahren ausgeweitet wird. Eine breite Palette von Mitwirkenden wird die Möglichkeit haben, die Entwicklung des DestinE-Systems zu steuern, indem sie ihr Feedback zu ihren Bedürfnissen und Anforderungen geben und ihre Erfahrungen bei der Arbeit und Interaktion mit DestinE-Outputs teilen. Die Interessenträger von DestinE können auch dazu beitragen, relevante Synergien mit nationalen und europäischen Initiativen und Diensten zu ermitteln.

Zu diesen Interessenträgern gehören:

• Mitgliedstaaten
• Nutzer des öffentlichen Sektors
• Forschungs- und Entwicklungspartner
• Stellen, die operative Anwendungen verwalten

Ein spezielles Forum für den Austausch, der DestinE User eXchange, erleichtert detaillierte Diskussionen zwischen den politischen Nutzern auf EU- und nationaler Ebene. Im Mittelpunkt der Diskussionen stehen die Anwendungspotenziale, Anforderungen und Lücken der DestinE-Services.
Der DestinE User eXchange tritt regelmäßig zusammen, die ersten beiden Treffen in Frascati und Bonn wurden 2023 organisiert und die dritte wird im Oktober 2024 stattfinden.  Im Laufe der Zeit werden im Einklang mit der Reife des Systems weitere Möglichkeiten für Engagement und gemeinsame Entwicklung entwickelt.

Gezielte Nutzerpartnerschaften

Eine weitere Säule des DestinE-Stakeholder-Engagements sind die gezielten Nutzerpartnerschaften. Ziel dieser Partnerschaften ist es, nachhaltige Dienstleistungen während der gesamten Lebensdauer von DestinE zu konzipieren und umzusetzen.  

Wichtige Technologiepartner und kommerzielle Akteure können ihre Kapazitäten und ihr Wissen einbringen, um neuartige Fähigkeiten von DestinE so zu konzipieren und umzusetzen, dass sie den spezifischen Bedürfnissen der Nutzer entsprechen. Ebenso können wir starke Technologiepartnerschaften zur Definition und Gestaltung von DestinE-Diensten aufbauen, indem wir beispielsweise mit den im Rahmen von Horizont Europa finanzierten Projekten für den digitalen Zwilling zusammenarbeiten.
Beispiele für diese Forschungs- und Entwicklungsprojekte sind:
• BioDT (Biodiversität)
• Intertwin (Digital Twin Engine)
• GEO-DT (geophysikalische Extreme)
• Digital Twin of the Ocean (DTO)
 

• der BioDT (Biodiversität)
• der Intertwin (Digital Twin Engine)
• GEO-DT (geophysikalische Extreme)
• Digitaler Zwilling des Ozeans (DTO).

Zusätzliche FuE für thematische digitale Zwillinge werden aus dem Arbeitsprogramm von Horizont Europa (2023-2024) finanziert, um die FuE-Basis von DestinE weiter zu bereichern.

DestinE wird schrittweise durch die folgenden wichtigen Meilensteine entwickelt:

• Bis Juni 2024: Entwicklung und Einführung der ersten Version der Kerndienstplattform, des Data Lake und der ersten beiden digitalen Zwillinge zu Extremereignissen und Anpassung an den Klimawandel.
• bis 2027: Weiterentwicklung des DestinE-Systems, Bereitstellung zusätzlicher Dienste, bahnbrechende KI-Entwicklungen und Synergien mit zusätzlichen digitalen Zwillingen
• Bis 2030: Ein „voller“ digitaler Zwilling des Erdsystems.