Destinazione Terra (DestinE) - modello digitale della terra

DestinE utilizzerà capacità di osservazione e simulazione senza precedenti di DestinE, basate sui computer HPC europei e sulla capacità di IA. Grazie a questo saremo meglio preparati a rispondere alle grandi catastrofi naturali, testare percorsi per l'adattamento ai cambiamenti climatici e prevedere il loro impatto socioeconomico. L'iniziativa rappresenta inoltre una componente fondamentale della strategia europea per i dati, consolidando l'accesso a preziose fonti di dati in tutta Europa.

Gli utenti di DestinE, tra cui esperti non scientifici, saranno in grado di accedere e interagire con grandi quantità di dati del sistema Terra e socio-economici al fine di:

• Eseguire simulazioni altamente accurate, interattive e dinamiche del sistema terrestre, informate da ricchi set di dati osservativi. Ad esempio, concentrandosi su settori tematici di rilevanza sociale quali gli impatti regionali dei cambiamenti climatici, i pericoli naturali, gli ecosistemi marini o gli spazi urbani.
• Migliorare le capacità di previsione per massimizzare l'impatto. Ad esempio per proteggere la biodiversità, gestire l'acqua, le energie rinnovabili o le risorse alimentari e mitigare i rischi di catastrofi in un mondo che cambia.
• Sostenere l'elaborazione e l'attuazione delle politiche dell'UE. Ad esempio, valutare l'impatto delle politiche ambientali e delle misure legislative esistenti e sostenere la futura elaborazione di politiche basate su dati concreti.
• Sfruttare il potenziale del calcolo distribuito e ad alte prestazioni (HPC) e della gestione dei dati su scala estrema. Ad esempio attraverso una piattaforma interattiva che ospiterà complessi gemelli digitali e toolkit completi per sviluppare e gestire modelli basati sull'analisi, con pieno accesso a grandi quantità di dati diversificati.

Inoltre, le capacità industriali e tecnologiche dell'Europa saranno rafforzate attraverso, tra l'altro, la simulazione e l'osservazione dell'intero sistema terrestre e l'uso dell'intelligenza artificiale (IA) per l'analisi dei dati e la modellizzazione predittiva.

Componenti chiave del sistema Destinazione Terra

DestinE consentirà agli utenti di accedere a informazioni tematiche, servizi, modelli, scenari, simulazioni, previsioni e visualizzazioni. I modelli e i dati sottostanti saranno costantemente valutati per fornire previsioni di scenario affidabili e attuabili. 

I componenti principali del sistema DestinE sono:

La piattaforma di servizi di base

La piattaforma di servizi di base fornisce un punto di accesso facile da usare per gli utenti DestinE. La piattaforma fornirà strumenti decisionali, applicazioni e servizi basati su prove, basati su un sistema informatico basato su cloud aperto, flessibile e sicuro. Coordinerà i dati, il cloud e le infrastrutture HPC e fornirà l'accesso a un numero crescente di gemelli digitali man mano che diventano gradualmente disponibili attraverso i relativi sforzi della Commissione europea e/o nazionali.

La piattaforma metterà a disposizione strumenti di IA pertinenti, analisi dei dati su scala estrema e capacità di monitoraggio, simulazione e previsione del sistema terrestre. Allo stesso tempo, fornirà risorse dedicate agli utenti DestinE, consentendo loro di personalizzare la piattaforma, integrare i propri dati e sviluppare le proprie applicazioni.

La piattaforma e le operazioni di servizio DestinE associate saranno di competenza dell'Agenzia spaziale europea (ESA).

Il lago dei dati

Il data lake riunisce le disponibilità di dati europei preesistenti di Copernicus, le disponibilità di dati delle tre entità di attuazione di Destination Earth (ESA, EUMETSAT ed ECMWF) e altre fonti, come l'Internet delle cose (IoT) e i dati socioeconomici. Integra inoltre i nuovi dati che proverranno dai gemelli digitali, creando uno spazio dati DestinE coerente e autonomo. Fornirà accesso ai dati necessari per le operazioni dei gemelli digitali e della piattaforma di servizi di base. E ospiterà i dati degli utenti, condivisi con la comunità di utenti DestinE, supportando al contempo l'elaborazione dei quasi-dati per massimizzare le prestazioni e la scalabilità del servizio.

Il Data Lake sarà gestito dall'Organizzazione europea per lo sfruttamento dei satelliti meteorologici (EUMETSAT).

I gemelli digitali

I gemelli digitali sono repliche digitali dei sistemi terrestri altamente complessi, sviluppati dal Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine (ECMWF).

Si basano su una fusione senza soluzione di continuità di osservazioni in tempo reale e modelli predittivi ad alta risoluzione nelle aree tematiche, a partire dagli eventi estremi e dall'adattamento ai cambiamenti climatici.

L'obiettivo a lungo termine è quello di integrare ulteriori gemelli digitali, ad esempio sugli oceani o sulla biodiversità, creando un gemello digitale completo del sistema terrestre. I gemelli digitali di DestinE forniranno agli utenti un accesso su misura a conoscenze di alta qualità per lo sviluppo di scenari specifici per l'utente in grado di supportare un processo decisionale basato su dati concreti.

La prima versione della piattaforma di servizi di base, il data lake e i primi gemelli digitali diventeranno operativi nel giugno 2024. Ciò è stato possibile grazie al sostegno del programma Europa digitale della Commissione. 

Orizzonte Europa offre opportunità di ricerca e innovazione che sostengono l'ulteriore sviluppo di DestinE. Esistono sinergie con altri programmi pertinenti dell'UE, quali l'impresa comune EuroHPCe il programma spaziale, e con le relative iniziative nazionali. La Commissione europea coordina l'iniziativa DestinE in stretta collaborazione con gli Stati membri, i paesi associati, le comunità scientifiche e gli esperti di tecnologia.

L'iniziativa è attuata da tre entità delegate:

1. ECMWF
2. ESA
3. EUMETSAT

L'attuazione della prima fase dell'iniziativa è iniziata nel gennaio 2022 dopo che la Commissione europea ha firmato accordi di contributo con i tre soggetti esecutivi il 15 dicembre 2021. La fase 1 dell'attuazione si conclude con il lancio del sistema DestinE il 10 giugno 2024, dopo i primi 2,5 anni di intenso sviluppo. Dal giorno del lancio, gli utenti potranno accedere alla prima generazione di infrastrutture, dati e servizi. Il sistema continuerà ad evolversi, espandersi e migliorare nelle fasi successive fino al 2030.

Il coinvolgimento attivo degli stakeholder è fondamentale per il successo di DestinE. È solo attraverso le parti interessate che guidano il suo sviluppo che DestinE può essere all'altezza della nostra visione e costruire una soluzione per le esigenze della comunità degli utenti. A tal fine, è stato adottato un approccio di co-progettazione che coinvolge le comunità degli stakeholder attraverso le seguenti due attività:

Dialogo aperto con le parti interessate

Durante la prima fase (2022-2024) delle attività è stato istituito un dialogo aperto con i portatori di interessi che sarà ampliato nei prossimi anni. Una vasta gamma di contributori avrà l'opportunità di guidare lo sviluppo del sistema DestinE fornendo il loro feedback sulle loro esigenze e requisiti e condividendo la loro esperienza lavorando e interagendo con i risultati DestinE. Le parti interessate di DestinE possono inoltre contribuire a individuare le sinergie pertinenti con le iniziative e i servizi nazionali ed europei.

Tali portatori di interessi comprendono:

• Stati membri
• Utenti del settore pubblico
• Partner di Ricerca e Sviluppo
• Enti che gestiscono le applicazioni operative

Un forum dedicato allo scambio, il DestinE User eXchange, facilita discussioni dettagliate tra gli utenti delle politiche a livello dell'UE e nazionale. Le discussioni si concentrano sul potenziale applicativo, sui requisiti e sulle lacune dei servizi DestinE.
Il DestinE User eXchange si riunisce regolarmente, le prime due riunioni a Frascati e Bonn sono state organizzate nel 2023 e la terza sarà organizzata nell'ottobre 2024.  Ulteriori opportunità di coinvolgimento e co-sviluppo saranno sviluppate nel tempo, in linea con la maturità del sistema.

Partenariati mirati con gli utenti

Un altro pilastro del coinvolgimento delle parti interessate di DestinE sono i partenariati mirati con gli utenti. L'obiettivo di queste partnership è quello di progettare e implementare servizi sostenibili per tutta la durata di vita di DestinE.  

I principali partner tecnologici e gli attori commerciali possono mettere a disposizione le proprie capacità e conoscenze per progettare e attuare nuove capacità di DestinE in modo da rispondere alle esigenze specifiche degli utenti. Analogamente, possiamo costruire solidi partenariati tecnologici per definire e progettare i servizi DestinE attraverso la collaborazione, ad esempio, con i progetti di gemellaggio digitale finanziati nell'ambito di Orizzonte Europa.
Esempi di questi progetti di ricerca e sviluppo sono:
• BioDT (biodiversità)
• Intertwin (motore gemello digitale)
• GEO-DT (estremi geofisici)
• Gemello digitale dell'oceano (DTO)
 

• BioDT  (biodiversità)
• l' Intertwin (motore gemello digitale)
• il GEO-DT(estremi geofisici)
• Gemello digitale dell'oceano (DTO).

Ulteriori attività di ricerca e sviluppo per i gemelli digitali tematici saranno finanziate dal programma di lavoro di Orizzonte Europa (2023-2024) per arricchire ulteriormente la base di ricerca e sviluppo di DestinE.

DestinE sarà sviluppato gradualmente attraverso le seguenti tappe fondamentali:

• Entro giugno 2024: Sviluppo e lancio della prima release della piattaforma core service, del data lake e dei primi due digital twins su eventi estremi e adattamento ai cambiamenti climatici.
• Entro il 2027: Ulteriore potenziamento del sistema DestinE, fornitura di servizi aggiuntivi, sviluppi pionieristici dell'IA e sinergie con altri gemelli digitali
• Entro il 2030: Un gemello digitale "pieno" del sistema terrestre.