“地球的数字双胞胎”这个短语暗示着我们星球的一个精确虚拟版本的存在,使科学家能够预见复杂的气候变化和极端自然事件。实现这种对地球系统的现实投影是“目的地地球”项目的目标。
地球数字双胞胎的概念意味着可以访问我们星球的一个精确虚拟副本,便于预测复杂的气候变化和严重的自然事件。这种复制品或地球系统的模型反映与“目的地地球”项目的目标相一致,该项目获得欧盟的资金支持。该重大项目于2022年启动,是欧盟委员会“绿色协议”倡议的重要基石,并面临一些批评。来自美因茨大学的罗伯特·赖内克教授指出:“最近,我们遇到了许多对这一主题高度批评的研究和报告,我们正在加入这场重要的对话。”
在《社会环境系统建模》中的一篇刊物中,赖内克和共同作者强调了对“地球数字双胞胎”的定义模糊性,这可能会产生误导。赖内克解释道:“我们星球的任何数字表示都是一个模型。因此,它总将与现实分开——就像地图永远不能完全复制它所表示的地形一样。”作为地球系统建模的专家,这位来自美因茨的地质科学家将先进的模拟模型视为测试和分析有关世界理论的宝贵工具,能够以其他方式无法实现的方式进行。然而,他强调,需要新的方法和框架,以确保这些模型的准确应用和解释。
欧盟“目的地地球”倡议以帮助应对气候变化
目的地地球(DestinE)是欧盟委员会的一项重要倡议,致力于创建一个极其精确的地球数字模型——我们星球的数字双胞胎。该项目利用欧洲的高性能计算资源(EuroHPC),包括芬兰的LUMI超级计算机,以及人工智能能力。目前,DestinE正在生成代表地球系统不同方面的各种数字模型。到2030年,预计将生成地球的完整数字副本,这将提升对气候变化和自然灾害后果的监测和预测精度,并支持适应策略和减缓措施的发展。数字双胞胎的概念也已在其他领域得到应用:例如,德国联邦制图与测绘局正在制作德国的智能3D数字模型,而莱茵兰-普法尔茨州政府正在执行数字“水双胞胎”倡议。
对无法实现的实际描绘的误解/ 澄清现实与科学模型之间的差距
罗伯特·赖内克教授与他的共同作者——来自英国布里斯托大学的弗朗西斯卡·皮亚诺西教授和来自波茨坦大学的亚历山大·冯·洪堡教授托尔斯滕·瓦根纳,认为“地球数字双胞胎”这一术语存在问题且具有误导性。他们解释说,“这暗示我们可以构建一个以任何所需精度严格测试地球系统结构特征的数字模型”,这并不正确。“每个模型都简化现实,并涉及不可避免地引入不确定性的假设,”研究人员补充道。“因此,我们提倡不再使用‘地球数字双胞胎’这一术语,”赖内克表示。
对方法论的投资以确保正确的模型和数据使用
赖内克和他在美因茨大学地理研究所的团队利用涵盖整个地球的模型,他理解欧盟倡议的合理性。模拟模型作为优秀的数字实验室,让科学家可以以无法通过物理实验的方式来检查和验证对世界的假设。然而,赖内克认为,生成高分辨率模型并不自动提高理解和结果。此外,还需要新的方法论,以使研究者能够有效应用这些复杂的模型。模拟模型通常需要进行大量的运行——从数千到数百万次——以剖析模型是如何运作的,并评估哪些因素影响结果,例如特定输入数据是否影响结果。“对新方法和方法论的投资至关重要,以确保我们的模型被适当地应用。我们已经列出了初步想法,我的团队将继续探索这一方向。”
最后,赖内克和他的共同作者评估“地球数字双胞胎”这一概念是否构成风险,暗示“机械的自然观”可能会削弱民主原则,因为这些模型可能被作为辩护和控制的政治工具利用。他们提到了一位制图师的警示故事,他的任务是制作一张万无一失的地图。在他们对《社会环境系统建模》的贡献中,他们表示:“这样的地图和一个完美的现实数字表示一样无法实现。科学家和政策制定者决不能沉陷于这一幻想。”