Bestemming Aarde (DestinE) - digitaal model van de aarde

DestinE zal gebruikmaken van ongekende observatie- en simulatiecapaciteiten van DestinE, aangedreven door Europa’s HPC-computers en AI-capaciteit. Hierdoor zijn we beter voorbereid om te reageren op grote natuurrampen, trajecten voor aanpassing aan klimaatverandering te testen en de sociaal-economische impact ervan te voorspellen. Het initiatief vormt ook een belangrijk onderdeel van de Europese datastrategie door de toegang tot waardevolle gegevensbronnen in heel Europa te consolideren.

Gebruikers van DestinE, met inbegrip van niet-wetenschappelijke deskundigen, zullen toegang kunnen krijgen tot en kunnen communiceren met enorme hoeveelheden aardsysteem- en sociaal-economische gegevens om:

• Uitvoeren van zeer nauwkeurige, interactieve en dynamische simulaties van de aarde systeem, geïnformeerd door rijke observationele datasets. Bijvoorbeeld door de nadruk te leggen op thematische gebieden van maatschappelijk belang, zoals de regionale gevolgen van klimaatverandering, natuurrampen, mariene ecosystemen of stedelijke ruimten.
• Verbeter de voorspellingsmogelijkheden om de impact te maximaliseren. Bijvoorbeeld om de biodiversiteit te beschermen, water, hernieuwbare energie of voedselbronnen te beheren en het risico op rampen in een veranderende wereld te beperken.
• Ondersteuning van de beleidsvorming en -uitvoering van de EU. Bijvoorbeeld om het effect van bestaand milieubeleid en bestaande wetgevingsmaatregelen te beoordelen en toekomstige empirisch onderbouwde beleidsvorming te ondersteunen.
• Benut het potentieel van gedistribueerde en high-performance computing (HPC) en gegevensverwerking op extreme schaal. Bijvoorbeeld via een interactief platform dat complexe digitale tweelingen zal hosten en uitgebreide toolkits om op analyses gebaseerde modellen te ontwikkelen en te bedienen, met volledige toegang tot enorme hoeveelheden uiteenlopende gegevens.

Voorts zullen de industriële en technologische capaciteiten van Europa worden versterkt door onder meer simulatie en observatie van het hele aardsysteem en het gebruik van artificiële intelligentie (AI) voor gegevensanalyse en voorspellende modellering.

Belangrijkste onderdelen van het Destination Earth-systeem

DestinE biedt gebruikers toegang tot thematische informatie, diensten, modellen, scenario's, simulaties, prognoses en visualisaties. Onderliggende modellen en gegevens zullen continu worden beoordeeld om betrouwbare en uitvoerbare scenariovoorspellingen te bieden. 

De belangrijkste onderdelen van het DestinE-systeem zijn:

Het Core Service Platform

Het core service platform biedt een gebruiksvriendelijk toegangspunt voor DestinE gebruikers. Het platform biedt empirisch onderbouwde besluitvormingsinstrumenten, -toepassingen en -diensten op basis van een open, flexibel en veilig cloudgebaseerd computersysteem. Het zal gegevens-, cloud- en HPC-infrastructuren coördineren en toegang bieden tot een toenemend aantal digitale tweelingen naarmate deze geleidelijk beschikbaar komen via gerelateerde Europese Commissie- en/of nationale inspanningen.

Het platform zal relevante AI-tools, extreme schaalgegevensanalyse en aardsysteemmonitoring-, simulatie- en voorspellingsmogelijkheden beschikbaar stellen. Tegelijkertijd biedt het dedicated resources aan DestinE-gebruikers, waardoor ze het platform kunnen aanpassen, hun eigen gegevens kunnen integreren en hun eigen applicaties kunnen ontwikkelen.

Het platform en de bijbehorende DestinE-dienstverlening vallen onder de verantwoordelijkheid van het Europees Ruimteagentschap (ESA).

Het Data Lake

Het data lake verenigt reeds bestaande Europese gegevensbestanden van Copernicus, de gegevensbestanden van de drie uitvoeringsentiteiten voor de bestemming aarde (ESA, EUMETSAT en ECMWF) en andere bronnen, zoals het internet der dingen (IoT) en sociaal-economische gegevens. Het integreert ook de nieuwe gegevens die afkomstig zullen zijn van de Digital Twins, waardoor een coherente en op zichzelf staande DestinE-dataruimte wordt gecreëerd. Het zal toegang bieden tot de gegevens die nodig zijn voor de activiteiten van de Digital Twins en het Core Service Platform. En het host gebruikersgegevens, gedeeld met de DestinE-gebruikerscommunity, terwijl het bijna-gegevensverwerking ondersteunt om de prestaties en de schaalbaarheid van de service te maximaliseren.

Het Data Lake wordt beheerd door de Europese Organisatie voor de Exploitatie van Meteorologische Satellieten (EUMETSAT).

De digitale tweeling

Digitale tweelingen zijn digitale replica's van de zeer complexe aardesystemen, ontwikkeld door het European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).

Ze zijn gebaseerd op een naadloze samensmelting van realtime waarnemingen en voorspellende modellen met hoge resolutie op de thematische gebieden, te beginnen bij de extreme gebeurtenissen en de aanpassing aan de klimaatverandering.

Het langetermijndoel is om extra digitale tweelingen te integreren, zoals op oceanen of biodiversiteit, waardoor een uitgebreide digitale tweeling van het aardsysteem ontstaat. De digitale tweeling van DestinE biedt gebruikers toegang op maat tot hoogwaardige kennis voor de ontwikkeling van gebruikersspecifieke scenario's die empirisch onderbouwde besluitvorming kunnen ondersteunen.

De eerste release van het kerndienstenplatform, het datameer en de eerste digitale tweeling zal in juni 2024 operationeel worden. Dit is mogelijk gemaakt door steun uit het programma Digitaal Europa van de Commissie. 

Horizon Europa biedt onderzoeks- en innovatiemogelijkheden die de verdere ontwikkeling van DestinE ondersteunen. Er zijn synergieën met andere relevante EU-programma’s, zoals de Gemeenschappelijke Onderneming EuroHPCen het ruimtevaartprogramma, en daarmee verband houdende nationale initiatieven. De Europese Commissie coördineert het DestinE-initiatief in nauwe samenwerking met de lidstaten, geassocieerde landen, wetenschappelijke gemeenschappen en technologiedeskundigen.

Het initiatief wordt uitgevoerd door drie met de uitvoering belaste entiteiten:

1. ECMWF
2. ESA
3. EUMETSAT

De uitvoering van de eerste fase van het initiatief is in januari 2022 van start gegaan nadat de Europese Commissie op 15 december 2021 bijdrageovereenkomsten met de drie uitvoerende entiteiten had ondertekend. Fase 1 van de uitvoering wordt afgesloten met de lancering van het DestinE-systeem op 10 juni 2024, na de eerste 2,5 jaar van intensieve ontwikkeling. Vanaf de dag van de lancering hebben gebruikers toegang tot de eerste generatie van de infrastructuur, gegevens en diensten. Het systeem zal zich blijven ontwikkelen, uitbreiden en verbeteren in de volgende fasen tot 2030.

Actieve betrokkenheid van belanghebbenden is van vitaal belang voor het succes van DestinE. Het is alleen via belanghebbenden die de ontwikkeling begeleiden dat DestinE onze visie kan waarmaken en een oplossing kan bouwen voor de behoeften van de gebruikersgemeenschap. Daartoe is gekozen voor een co-ontwerpbenadering waarbij de gemeenschappen van belanghebbenden worden betrokken door middel van de volgende twee activiteiten:

Open dialoog met belanghebbenden

Tijdens de eerste fase (2022-2024) van de activiteiten is een open dialoog met belanghebbenden tot stand gebracht, die de komende jaren zal worden uitgebreid. Een breed scala van contribuanten zal de mogelijkheid hebben om de ontwikkeling van het DestinE-systeem te begeleiden door hun feedback te geven over hun behoeften en vereisten en hun ervaring met het werken en communiceren met DestinE-outputs te delen. Belanghebbenden van DestinE kunnen ook helpen om relevante synergieën met nationale en Europese initiatieven en diensten in kaart te brengen.

Deze belanghebbenden zijn onder meer:

• Lidstaten
• Gebruikers in de publieke sector
• Onderzoeks- en ontwikkelingspartner
• Entiteiten die operationele toepassingen beheren

Een speciaal uitwisselingsforum, de DestinE User eXchange, faciliteert gedetailleerde besprekingen tussen de beleidsgebruikers op EU- en nationaal niveau. De discussies richten zich op het toepassingspotentieel, de vereisten en de lacunes van de DestinE-diensten.
De DestinE User eXchange komt regelmatig bijeen, de eerste twee vergaderingen in Frascati en Bonn werden georganiseerd in 2023 en de derde zal worden georganiseerd in oktober 2024.  In de loop van de tijd zullen verdere mogelijkheden voor betrokkenheid en gezamenlijke ontwikkeling worden ontwikkeld, in overeenstemming met de maturiteit van het systeem.

Gerichte gebruikerspartnerschappen

Een andere pijler van de betrokkenheid van DestinE-stakeholders zijn de gerichte gebruikerspartnerschappen. Het doel van deze partnerschappen is het ontwerpen en implementeren van duurzame diensten gedurende de hele levensduur van DestinE.  

Belangrijke technologiepartners en commerciële actoren kunnen hun capaciteit en kennis inzetten om nieuwe capaciteiten van DestinE te ontwerpen en uit te voeren op een manier die aansluit bij de specifieke behoeften van gebruikers. Op dezelfde manier kunnen we sterke technologische partnerschappen opbouwen om DestinE-diensten te definiëren en te ontwerpen door middel van samenwerking met bijvoorbeeld de digitale tweelingprojecten die in het kader van Horizon Europa worden gefinancierd.
Voorbeelden van deze onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten zijn:
• BioDT (biodiversiteit)
• Intertwin (digitale tweelingmotor)
• GEO-DT (geofysische uitersten)
• Digital twin of the Ocean (DTO)
 

• het BioDT (biodiversiteit)
• de Intertwin (digitale tweelingmotor)
• de GEO-DT(geofysische uitersten)
• De digitale tweeling van de oceaan (DTO).

Aanvullende O&O voor thematische digitale tweelingen zal worden gefinancierd uit het werkprogramma van Horizon Europa (2023-2024) om de O&O-basis van DestinE verder te verrijken.

DestinE zal geleidelijk worden ontwikkeld aan de hand van de volgende belangrijke mijlpalen:

• Uiterlijk in juni 2024: Ontwikkeling en lancering van de eerste release van het kerndienstenplatform, het datameer en de eerste twee digitale tweelingen over extreme gebeurtenissen en aanpassing aan de klimaatverandering.
• Uiterlijk in 2027: Verdere verbetering van het DestinE-systeem, verlening van aanvullende diensten, baanbrekende AI-ontwikkelingen en synergieën met extra digitale tweelingen
• Tegen 2030: Een “volledige” digitale tweeling van het aardsysteem.