Destination Earth (DestinE) - cyfrowy model Ziemi

DestinE wykorzysta bezprecedensowe możliwości obserwacyjne i symulacyjne DestinE, oparte na europejskich komputerach HPC i sztucznej inteligencji. Dzięki temu będziemy lepiej przygotowani do reagowania na poważne klęski żywiołowe, testowania ścieżek przystosowania się do zmiany klimatu i przewidywania ich skutków społeczno-gospodarczych. Inicjatywa stanowi również kluczowy element europejskiej strategii w zakresie danych poprzez konsolidację dostępu do cennych źródeł danych w całej Europie.

Użytkownicy DestinE, w tym eksperci nienaukowi, będą mogli uzyskać dostęp do ogromnych ilości systemu Ziemi i danych społeczno-gospodarczych oraz wchodzić w interakcje z nimi w celu:

• Wykonywanie bardzo dokładnych, interaktywnych i dynamicznych symulacji systemu Ziemi, opartych na bogatych zbiorach danych obserwacyjnych. Na przykład skupienie się na dziedzinach tematycznych o znaczeniu społecznym, takich jak regionalne skutki zmiany klimatu, zagrożenia naturalne, ekosystemy morskie lub przestrzenie miejskie.
• Poprawa zdolności przewidywania w celu zmaksymalizowania wpływu. Na przykład w celu ochrony różnorodności biologicznej, zarządzania wodą, energią odnawialną lub zasobami żywnościowymi oraz łagodzenia ryzyka związanego z klęskami żywiołowymi w zmieniającym się świecie.
• Wspieranie kształtowania i wdrażania polityki UE. Na przykład w celu oceny wpływu istniejących polityk i środków legislacyjnych w zakresie ochrony środowiska oraz wspierania przyszłego kształtowania polityki w oparciu o dowody.
• Wykorzystaj potencjał obliczeń rozproszonych i wysokowydajnych (HPC) oraz przetwarzania danych na ekstremalną skalę. Na przykład za pośrednictwem interaktywnej platformy, na której znajdą się złożone cyfrowe bliźniaki i kompleksowe zestawy narzędzi do opracowywania i obsługi modeli opartych na analizie, z pełnym dostępem do ogromnych ilości różnorodnych danych.

Ponadto zdolności przemysłowe i technologiczne Europy zostaną wzmocnione m.in. poprzez symulację i obserwację całego systemu Ziemi oraz wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI) do analizy danych i modelowania predykcyjnego.

Kluczowe elementy systemu Destination Earth

DestinE umożliwi użytkownikom dostęp do informacji tematycznych, usług, modeli, scenariuszy, symulacji, prognoz i wizualizacji. Podstawowe modele i dane będą stale oceniane w celu zapewnienia wiarygodnych i wykonalnych prognoz scenariuszy. 

Główne komponenty systemu DestinE to:

Platforma usług podstawowych

Platforma usług podstawowych stanowi przyjazny dla użytkownika punkt wejścia dla użytkowników DestinE. Platforma zapewni oparte na dowodach narzędzia decyzyjne, aplikacje i usługi oparte na otwartym, elastycznym i bezpiecznym systemie przetwarzania w chmurze. Będzie koordynować infrastrukturę danych, chmury i HPC oraz zapewniać dostęp do coraz większej liczby cyfrowych bliźniaków w miarę ich stopniowego udostępniania za pośrednictwem powiązanych działań Komisji Europejskiej lub działań krajowych.

Platforma udostępni odpowiednie narzędzia sztucznej inteligencji, analizę danych na ekstremalną skalę oraz możliwości monitorowania, symulacji i przewidywania systemu ziemskiego. Jednocześnie zapewni dedykowane zasoby użytkownikom DestinE, umożliwiając im dostosowanie platformy, integrację własnych danych i tworzenie własnych aplikacji.

Za platformę i powiązane z nią operacje serwisowe DestinE będzie odpowiedzialna Europejska Agencja Kosmiczna (ESA).

Jezioro danych

Jezioro danych łączy istniejące wcześniej europejskie zasoby danych z programu Copernicus, zasoby danych trzech podmiotów wdrażających program „Kierunek Ziemia” (ESA, EUMETSAT i ECMWF) oraz inne źródła, takie jak internet rzeczy (IoT) i dane społeczno-gospodarcze. Integruje również nowe dane, które będą pochodzić z Digital Twins, tworząc spójną i samodzielną przestrzeń danych DestinE. Zapewni on dostęp do danych potrzebnych do funkcjonowania cyfrowych bliźniaków i platformy usług podstawowych. Będzie również hostować dane użytkowników, udostępniane społeczności użytkowników DestinE, jednocześnie wspierając przetwarzanie bliskich danych w celu zmaksymalizowania wydajności i skalowalności usług.

Jezioro danych będzie obsługiwane przez Europejską Organizację Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych (EUMETSAT).

Cyfrowe bliźniaki

Cyfrowe bliźniaki to cyfrowe repliki wysoce złożonych systemów Ziemi opracowanych przez Europejskie Centrum Prognoz Średnioterminowych (ECMWF).

Opierają się one na płynnym połączeniu obserwacji w czasie rzeczywistym i modelowania predykcyjnego o wysokiej rozdzielczości w obszarach tematycznych, począwszy od zdarzeń ekstremalnych i przystosowania się do zmiany klimatu.

Długoterminowym celem jest integracja dodatkowych cyfrowych bliźniaków, takich jak oceany lub różnorodność biologiczna, tworząc kompleksowy cyfrowy bliźniak systemu Ziemi. Cyfrowe bliźniaki DestinE zapewnią użytkownikom dostosowany do potrzeb dostęp do wysokiej jakości wiedzy na potrzeby opracowywania scenariuszy specyficznych dla użytkownika, które mogą wspierać podejmowanie decyzji w oparciu o dowody.

Pierwsza wersja platformy usług podstawowych, jeziora danych i pierwszych cyfrowych bliźniaków zacznie działać w czerwcu 2024 r. Stało się to możliwe dzięki wsparciu w ramach programu Komisji „Cyfrowa Europa”. 

Program „Horyzont Europa” zapewnia możliwości w zakresie badań naukowych i innowacji, które wspierają dalszy rozwój DestinE. Istnieją synergie z innymi odpowiednimi programami UE, takimi jak Wspólne Przedsięwzięcie EuroHPCi program kosmiczny, oraz powiązanymi inicjatywami krajowymi. Komisja Europejska koordynuje inicjatywę DestinE w ścisłej współpracy z państwami członkowskimi, krajami stowarzyszonymi, środowiskami naukowymi i ekspertami w dziedzinie technologii.

Inicjatywa jest realizowana przez trzy podmioty, którym powierzono zadania:

1. ECMWF
2. ESA
3. EUMETSAT

Realizacja pierwszego etapu inicjatywy rozpoczęła się w styczniu 2022 r. po podpisaniu przez Komisję Europejską 15 grudnia 2021 r. umów o przyznanie wkładu z trzema podmiotami wykonawczymi. Etap 1 wdrożenia kończy się uruchomieniem systemu DestinE 10 czerwca 2024 r., po pierwszych 2,5 latach intensywnego rozwoju. Od dnia premiery użytkownicy będą mieli dostęp do pierwszej generacji infrastruktury, danych i usług. System będzie nadal ewoluował, rozszerzał się i ulepszał w kolejnych fazach do 2030 r.

Aktywne zaangażowanie interesariuszy ma kluczowe znaczenie dla sukcesu DestinE. Tylko dzięki interesariuszom, którzy kierują jego rozwojem, DestinE może spełnić naszą wizję i zbudować rozwiązanie dla potrzeb społeczności użytkowników. W tym celu przyjęto podejście oparte na współprojektowaniu, angażujące społeczności zainteresowanych stron poprzez następujące dwa działania:

Otwarty dialog z zainteresowanymi stronami

Na pierwszym etapie (2022–2024) działań ustanowiono otwarty dialog z zainteresowanymi stronami, który zostanie rozszerzony w kolejnych latach. Szeroka grupa uczestników będzie miała możliwość kierowania rozwojem systemu DestinE, przekazując informacje zwrotne na temat swoich potrzeb i wymagań oraz dzieląc się swoim doświadczeniem w pracy i interakcji z produktami DestinE. Zainteresowane strony DestinE mogą również pomóc w określeniu odpowiednich synergii z krajowymi i europejskimi inicjatywami i usługami.

Zainteresowane strony to m.in.:

• Państwa członkowskie
• Użytkownicy z sektora publicznego
• Partner ds. badań i rozwoju
• Podmioty zarządzające aplikacjami operacyjnymi

Dedykowane forum wymiany, DestinE User eXchange, ułatwia szczegółowe dyskusje między użytkownikami polityki na szczeblu unijnym i krajowym. Dyskusje koncentrują się na potencjale aplikacji, wymaganiach i lukach w usługach DestinE.
Wymiana użytkowników DestinE odbywa się regularnie, pierwsze dwa spotkania we Frascati i Bonn zorganizowano w 2023 r., a trzecie w październiku 2024 r.  Dalsze możliwości zaangażowania i wspólnego rozwoju będą z czasem rozwijane zgodnie z dojrzałością systemu.

Ukierunkowane partnerstwa użytkowników

Kolejnym filarem zaangażowania interesariuszy DestinE są ukierunkowane partnerstwa użytkowników. Celem tych partnerstw jest projektowanie i wdrażanie zrównoważonych usług przez cały okres istnienia DestinE.  

Kluczowi partnerzy technologiczni i podmioty komercyjne mogą wykorzystać swoje zdolności i wiedzę do zaprojektowania i wdrożenia nowatorskich zdolności DestinE w sposób odpowiadający szczególnym potrzebom użytkowników. Podobnie możemy budować silne partnerstwa technologiczne w celu definiowania i projektowania usług DestinE poprzez współpracę na przykład z cyfrowymi projektami bliźniaczymi finansowanymi w ramach programu „Horyzont Europa”.
Przykładami takich projektów badawczo-rozwojowych są:
• BioDT (bioróżnorodność)
• Intertwin (cyfrowy bliźniak)
• GEO-DT (skrajności geofizyczne)
• Cyfrowy bliźniak oceanu (DTO)
 

• BioDT (bioróżnorodność)
• Intertwin (cyfrowy silnik bliźniaczy)
• GEO-DT(skrajności geofizyczne)
• Cyfrowy bliźniak oceanu (DTO).

Dodatkowe badania i rozwój w zakresie tematycznych cyfrowych bliźniaków zostaną sfinansowane z programu prac „Horyzont Europa” (2023–2024) w celu dalszego wzbogacenia bazy badań i rozwoju DestinE.

DestinE będzie rozwijany stopniowo poprzez następujące kluczowe etapy:

• Do czerwca 2024 r.: Opracowanie i uruchomienie pierwszej wersji platformy usług podstawowych, jeziora danych i pierwszych dwóch cyfrowych bliźniaków dotyczących zdarzeń ekstremalnych i przystosowania się do zmiany klimatu.
• Do 2027 r.: Dalsze usprawnienie systemu DestinE, świadczenie dodatkowych usług, przełomowe osiągnięcia w zakresie sztucznej inteligencji i synergie z dodatkowymi cyfrowymi bliźniakami
• Do 2030 r.: System „pełnego” cyfrowego bliźniaka Ziemi.