Destination Earth (DestinE) - digitaalinen maapallon malli

DestinE käyttää DestinE:n ennennäkemättömiä havainnointi- ja simulointivalmiuksia, jotka perustuvat Euroopan suurteholaskentatietokoneisiin ja tekoälykapasiteettiin. Tämän ansiosta olemme paremmin valmistautuneita reagoimaan suuriin luonnonkatastrofeihin, testaamaan tapoja sopeutua ilmastonmuutokseen ja ennustamaan niiden sosioekonomisia vaikutuksia. Aloite on myös keskeinen osa Euroopan datastrategiaa, koska sillä vahvistetaan arvokkaiden tietolähteiden saatavuutta kaikkialla Euroopassa.

DestinEn käyttäjät, mukaan lukien ei-tieteelliset asiantuntijat, voivat käyttää valtavia määriä maapallon järjestelmää ja sosioekonomisia tietoja ja olla vuorovaikutuksessa niiden kanssa, jotta voidaan

• Suorita erittäin tarkkoja, vuorovaikutteisia ja dynaamisia Maan järjestelmän simulaatioita, jotka perustuvat monipuolisiin havaintoaineistoihin. Keskitytään esimerkiksi yhteiskunnallisesti merkityksellisiin aihealueisiin, kuten ilmastonmuutoksen alueellisiin vaikutuksiin, luonnonuhkiin, meriekosysteemeihin tai kaupunkialueisiin.
• Paranna ennustevalmiuksia vaikutuksen maksimoimiseksi. Esimerkiksi luonnon monimuotoisuuden suojelu, vesivarojen, uusiutuvien energialähteiden tai elintarvikeresurssien hallinta ja katastrofiriskien lieventäminen muuttuvassa maailmassa.
• Tuetaan EU:n päätöksentekoa ja täytäntöönpanoa. Arvioidaan esimerkiksi nykyisten ympäristöpolitiikkojen ja lainsäädäntötoimien vaikutuksia ja tuetaan tulevaa näyttöön perustuvaa päätöksentekoa.
• Hyödynnetään hajautetun ja suurteholaskennan (HPC) ja tietojenkäsittelyn mahdollisuuksia äärimmäisessä mittakaavassa. Esimerkiksi interaktiivisella alustalla, joka isännöi monimutkaisia digitaalisia kaksosia ja kattavia työkalupakkeja analytiikkaan perustuvien mallien kehittämiseksi ja käyttämiseksi ja jolla on täysi pääsy valtaviin määriin monipuolista dataa.

Lisäksi Euroopan teollisia ja teknologisia valmiuksia vahvistetaan muun muassa simuloimalla ja havainnoimalla koko maapallon järjestelmää ja käyttämällä tekoälyä data-analytiikkaan ja ennakoivaan mallinnukseen.

Destination Earth -järjestelmän keskeiset komponentit

DestinE antaa käyttäjille mahdollisuuden käyttää temaattisia tietoja, palveluja, malleja, skenaarioita, simulaatioita, ennusteita ja visualisointeja. Taustalla olevia malleja ja tietoja arvioidaan jatkuvasti luotettavien ja toteuttamiskelpoisten skenaarioennusteiden laatimiseksi. 

DestinE-järjestelmän pääkomponentit ovat:

Ydinpalvelualusta

Ydinpalvelualusta tarjoaa DestinE-käyttäjille käyttäjäystävällisen yhteyspisteen. Alusta tarjoaa näyttöön perustuvia päätöksenteon välineitä, sovelluksia ja palveluja, jotka perustuvat avoimeen, joustavaan ja turvalliseen pilvipohjaiseen laskentajärjestelmään. Se koordinoi data-, pilvi- ja suurteholaskentainfrastruktuureja ja tarjoaa pääsyn kasvavaan määrään digitaalisia kaksosia, kun ne tulevat vähitellen saataville asiaan liittyvien Euroopan komission ja/tai kansallisten toimien kautta.

Alusta asettaa saataville asiaankuuluvat tekoälyvälineet, äärimmäisen mittakaavan data-analytiikan sekä maapallon ekosysteemin seuranta-, simulointi- ja ennustevalmiudet. Samalla se tarjoaa DestinE-käyttäjille kohdennettuja resursseja, joiden avulla he voivat mukauttaa alustaa, integroida omia tietojaan ja kehittää omia sovelluksiaan.

Alusta ja siihen liittyvät DestinE-palvelutoiminnot ovat Euroopan avaruusjärjestön (ESA) vastuulla.

Datajärvi

Datajärvi kokoaa yhteen Copernicus-ohjelman olemassa olevat eurooppalaiset data-aineistot, kolmen Destination Earth -toteutusyksikön (ESA, EUMETSAT ja ECMWF) data-aineistot ja muut lähteet, kuten esineiden internetin (IoT) ja sosioekonomiset tiedot. Se integroi myös digitaalisista kaksosista peräisin olevan uuden datan ja luo johdonmukaisen ja itsenäisen DestinE-data-avaruuden. Se tarjoaa pääsyn digitaalisiin kaksosiin ja ydinpalvelualustan toimintaan tarvittaviin tietoihin. Ja se isännöi käyttäjätietoja, jotka jaetaan DestinE-käyttäjäyhteisön kanssa samalla kun tuetaan lähes tietojen käsittelyä suorituskyvyn ja palvelun skaalautuvuuden maksimoimiseksi.

Datajärven toiminnasta vastaa Euroopan sääsatelliittijärjestö (EUMETSAT).

Digitaaliset kaksoset

Digitaaliset kaksoset ovat Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskuksen (ECMWF) kehittämien erittäin monimutkaisten maapallojärjestelmien digitaalisia jäljennöksiä.

Ne perustuvat saumattomaan reaaliaikaisten havaintojen ja korkean resoluution ennustavan mallinnuksen yhdistämiseen aihealueilla alkaen ääri-ilmiöistä ja ilmastonmuutokseen sopeutumisesta.

Pitkän aikavälin tavoitteena on integroida lisää digitaalisia kaksosia, kuten valtameriä tai biologista monimuotoisuutta, ja luoda maapallon järjestelmän kattava digitaalinen kaksonen. DestinEn digitaaliset kaksoset tarjoavat käyttäjille räätälöidyn pääsyn laadukkaaseen tietoon käyttäjäkohtaista skenaarioiden kehittämistä varten, mikä voi tukea näyttöön perustuvaa päätöksentekoa.

Ydinpalvelualustan ensimmäinen versio, datajärvi ja ensimmäiset digitaaliset kaksoset otetaan käyttöön kesäkuussa 2024. Se on mahdollistanut tuen komission Digitaalinen Eurooppa -ohjelmasta. 

Horisontti Eurooppa -puiteohjelma tarjoaa tutkimus- ja innovointimahdollisuuksia, jotka tukevat DestinEn jatkokehittämistä. Synergioita on muiden asiaankuuluvien EU:n ohjelmien, kuten EuroHPC-yhteisyrityksenja avaruusohjelman, ja niihin liittyvien kansallisten aloitteiden kanssa. Euroopan komissio koordinoi DestinE-aloitetta tiiviissä yhteistyössä jäsenvaltioiden, assosioituneiden maiden, tiedeyhteisöjen ja teknologia-asiantuntijoiden kanssa.

Aloitteen täytäntöönpanosta vastaavat seuraavat kolme yhteisöä:

1. ECMWF
2. ESA
3. EUMETSAT

Aloitteen ensimmäisen vaiheen täytäntöönpano alkoi tammikuussa 2022 sen jälkeen, kun Euroopan komissio allekirjoitti rahoitussopimukset kolmen täytäntöönpanosta vastaavan tahon kanssa 15. joulukuuta 2021. Täytäntöönpanon ensimmäinen vaihe päättyy DestinE-järjestelmän käyttöönottoon 10. kesäkuuta 2024 ensimmäisten 2,5 vuoden intensiivisen kehityksen jälkeen. Käyttöönottopäivästä lähtien käyttäjät voivat käyttää infrastruktuurin, datan ja palvelujen ensimmäistä sukupolvea. Järjestelmä kehittyy, laajenee ja paranee seuraavissa vaiheissa vuoteen 2030 saakka.

Sidosryhmien aktiivinen osallistuminen on ratkaisevan tärkeää DestinEn menestyksen kannalta. Vain kehitystään ohjaavien sidosryhmien kautta DestinE voi toteuttaa visiotamme ja rakentaa ratkaisun käyttäjäyhteisön tarpeisiin. Tätä varten on otettu käyttöön yhteissuunnitteluun perustuva lähestymistapa, jossa sidosryhmäyhteisöt otetaan mukaan seuraavien kahden toimen kautta:

Sidosryhmien avoin vuoropuhelu

Toiminnan ensimmäisessä vaiheessa (2022–2024) on käynnistetty avoin sidosryhmävuoropuhelu, jota laajennetaan tulevina vuosina. Monilla osallistujilla on mahdollisuus ohjata DestinE-järjestelmän kehittämistä antamalla palautetta tarpeistaan ja vaatimuksistaan ja jakamalla kokemuksiaan työskentelystä ja vuorovaikutuksesta DestinE-tuotosten kanssa. DestinE-sidosryhmät voivat myös auttaa tunnistamaan asiaankuuluvia synergioita kansallisten ja eurooppalaisten aloitteiden ja palvelujen kanssa.

Näitä sidosryhmiä ovat muun muassa seuraavat:

• Jäsenvaltiot
• Julkisen sektorin käyttäjät
• Tutkimus- ja kehityskumppani
• Operatiivisia sovelluksia hallinnoivat yksiköt

DestinE User eXchange on erityinen tietojenvaihtofoorumi, joka helpottaa yksityiskohtaisia keskusteluja politiikan käyttäjien välillä EU:n ja kansallisella tasolla. Keskusteluissa keskitytään DestinE-palvelujen sovelluspotentiaaliin, vaatimuksiin ja puutteisiin.
DestinE User eXchange kokoontuu säännöllisesti, ensimmäiset kaksi kokousta Frascatissa ja Bonnissa järjestettiin vuonna 2023 ja kolmas lokakuussa 2024.  Ajan mittaan kehitetään uusia mahdollisuuksia sitoutumiseen ja yhteiseen kehittämiseen järjestelmän kypsyyden mukaisesti.

Kohdennetut käyttäjäkumppanuudet

DestinE-sidosryhmien osallistumisen toinen pilari on kohdennetut käyttäjäkumppanuudet. Näiden kumppanuuksien tavoitteena on suunnitella ja toteuttaa kestäviä palveluja DestinEn koko elinkaaren ajan.  

Keskeiset teknologiakumppanit ja kaupalliset toimijat voivat tuoda kapasiteettinsa ja tietämyksensä DestinEn uusien valmiuksien suunnitteluun ja toteuttamiseen käyttäjien erityistarpeita vastaavalla tavalla. Vastaavasti voimme luoda vahvoja teknologiakumppanuuksia DestinE-palvelujen määrittelemiseksi ja suunnittelemiseksi tekemällä yhteistyötä esimerkiksi Horisontti Eurooppa -puiteohjelmasta rahoitettujen digitaalisen kaksosen hankkeiden kanssa.
Esimerkkejä näistä tutkimus- ja kehityshankkeista ovat:
• BioDT (biologinen monimuotoisuus)
• Intertwin (digitaalinen kaksoismoottori)
• GEO-DT (geofysikaaliset ääripäät)
• Digital twin of the Ocean (DTO)
 

• BioDT (biologinen monimuotoisuus)
• Intertwin (digitaalinen kaksoismoottori)
• GEO-DT(geofysikaaliset ääripäät)
• Valtamerten digitaalinen kaksonen (DTO).

Temaattisia digitaalisia kaksosia koskevaa lisätutkimusta ja -vahvistusta rahoitetaan Horisontti Eurooppa -puiteohjelman työohjelmasta (2023–2024), jotta DestinE-tutkimus- ja -vahvistuspohjaa voidaan rikastuttaa entisestään.

DestinE-hanketta kehitetään asteittain seuraavien keskeisten virstanpylväiden avulla:

• Kesäkuuhun 2024 mennessä: Kehitetään ja lanseerataan ensimmäinen versio ydinpalvelualustasta, datajärvestä ja kahdesta ensimmäisestä digitaalisesta kaksosesta, jotka käsittelevät ääri-ilmiöitä ja ilmastonmuutokseen sopeutumista.
• Vuoteen 2027 mennessä: DestinE-järjestelmän parantaminen edelleen, lisäpalvelujen tarjoaminen, tekoälyn läpimurtokehitys ja synergiat muiden digitaalisten kaksosten kanssa
• Vuoteen 2030 mennessä: Maan järjestelmän ”täydellinen” digitaalinen kaksonen.