A inteligência artificial e a computação acelerada já estão sendo consideradas ferramentas para avançar nas pesquisas climáticas. O uso das novas tecnologias foi pauta no Berlin Summit, evento organizado para discutir e explorar a IA e a computação de alto desempenho para a previsão do clima.
Durante a cúpula de Berlim para a iniciativa Earth Virtualization Engines, o fundador e CEO da NVIDIA, Jensen Huang, apontou três metas para que os pesquisadores climáticos alcancem seus objetivos e mencionou o próprio empenho da NVIDIA para colaborar com estes profissionais e também com formuladores e gestores de políticas públicas envolvidos nos esforços do supercomputador Earth-2.
A primeira meta será simular o clima com rapidez considerável e com uma resolução alta o suficiente - da ordem de apenas alguns quilômetros quadrados; a segunda meta será a capacidade de pré-processar grandes quantidades de dados; a terceira meta é a capacidade de visualizar todos esses dados de forma interativa com o NVIDIA Omniverse para “colocá-los nas mãos de formuladores e gestores de políticas públicas, negócios, empresas e pesquisadores”.
Computação acelerada
A iniciativa Earth Virtualization Engines , conhecida como EVE , é uma colaboração internacional que reúne infraestrutura digital focada em ciência climática , HPC e IA com o objetivo de fornecer, pela primeira vez, informações climáticas facilmente acessíveis em escala de quilômetros para gerenciar o planeta de forma sustentável. “A razão pela qual Earth-2 e EVE se encontraram no momento perfeito é porque o Earth-2 foi baseado em 3 avanços fundamentais”, diz Huang.
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A iniciativa promete acelerar o ritmo dos avanços, prevendo projeções climáticas coordenadas com resolução de 2,5 km. É um enorme desafio, mas que se baseia em uma imensa base de avanços nos últimos 25 anos.
Um amplo conjunto de aplicações já se beneficia da computação acelerada, incluindo ICON, IFS, NEMO, MPAS, WRF-G e muito mais - além disso, mais poder de computação para essas aplicações estão chegando.
O NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchip é uma CPU acelerada inovadora projetada desde o início para IA de escala gigante e aplicações de computação de alto desempenho. Ele oferece desempenho até 10 vezes maior para aplicações que executam terabytes de dados.
Ele é construído em escala e, ao conectar um grande número desses chips, a NVIDIA pode oferecer sistemas com eficiência de energia para acelerar o trabalho de pesquisadores na vanguarda da pesquisa climática. “Para o software, parece um processador gigante”, pontua Huang.
Antecipar eventos climáticos
Para ajudar os pesquisadores a colocar grandes quantidades de dados para trabalhar, rapidamente, para desbloquear a compreensão, Huang ressalta sobre o NVIDIA Modulus uma estrutura de código aberto para criar treinamento e ajustar o modelo de machine learning baseado em física, e FourCastNet, um modelo global data-driven de previsão do tempo orientado e como os mais recentes modelos guiados por IA podem aprender física a partir de dados do mundo real.
Usando apenas dados brutos, o FourCastNet é capaz de aprender os princípios que regem os padrões climáticos complexos. Huang mostra como a FourCastNet foi capaz de prever com precisão o caminho do furacão Harvey ao modelar a força de Coriolis, o efeito da rotação da Terra, na tempestade.
Esses modelos, quando vinculados a “pontos de verificação” regulares criados pela simulação tradicional, permitem previsões mais detalhadas e de longo prazo. Huang então demonstra como alguns dos modelos do conjunto FourCastNet, executados em GPUs NVIDIA, anteciparam uma onda de calor sem precedentes no norte da África.
Ao executar o FourCastNet no Modulus, a NVIDIA conseguiu gerar trajetórias climáticas de 21 dias de 1.000 membros do conjunto em um décimo do tempo que levava anteriormente para fazer um único conjunto - e com 1.000 vezes menos consumo de energia.
Por fim, as tecnologias da NVIDIA prometem ajudar todo esse conhecimento a se tornar mais acessível com gêmeos digitais capazes de criar modelos interativos de sistemas cada vez mais complexos - desde armazéns da Amazon até a forma como os sinais 5G se propagam em ambientes urbanos densos.
Huang então revela uma impressionante visualização interativa de alta resolução de dados climáticos em escala global na nuvem, ampliando de uma visão do globo para uma visão detalhada de Berlim. Essa abordagem pode funcionar para prever o clima e o tempo em locais tão diversos quanto Berlim, Tóquio e Buenos Aires.
"Essa iniciativa que une a inteligência artificial e a computação acelerada possibilitará diversos avanços em pesquisas climáticas. É notável a preocupação com essas questões e nosso trabalho é contribuir com meios para acelerar as previsões que impactam o clima e o nosso futuro", reforça Marcio Aguiar, diretor da divisão Enterprise da NVIDIA para América Latina.
Para ajudar a enfrentar desafios como esses, Huang descreve como a NVIDIA está construindo sistemas mais poderosos para treinar modelos de IA , simulando problemas físicos e visualização interativa.
“Esses novos tipos de supercomputadores estão chegando online”, diz Huang. “Esta é uma tecnologia de computação tão nova quanto você pode imaginar.”
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