ทีมนักวิจัยที่นำโดยเดเนียล คล็อค (Daniel Klocke) จาก Max Planck สถาบันอุตุนิยมวิทยาในเยอรมนี สามารถสร้างโลกดิจิทัลจำลอง หรือ Digital twin ที่มีความละเอียดถึง 1.25 กิโลเมตรต่อหนึ่งตารางกริด ที่ถือว่าเข้าใกล้ความสามารถในการจำลองระบบภูมิอากาศโลกได้อย่างสมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
ก่อนหน้านี้ แบบจำลองดิจิทัลของโลกที่ใช้สำหรับการพยากรณ์สภาพอากาศมีความละเอียดแค่ 40 กิโลเมตรต่อหนึ่งตารางกริด แต่ล่าสุดสามารถเพิ่มความละเอียดเป็น 1.25 กิโลเมตร ทำให้สามารถจับการก่อตัวและการเคลื่อนที่ของปรากฏการณ์เล็ก ๆ เช่น พายุฝนฟ้าคะนอง หรือกระแสน้ำในมหาสมุทรเฉพาะที่ได้อย่างชัดเจน
แบบจำลองนี้ประกอบด้วยเซลล์ทั้งหมด 672 ล้านเซลล์ โดยแบ่งเป็น 336 ล้านเซลล์ครอบคลุมพื้นผิวโลกและทะเล และอีก 336 ล้านเซลล์ซ้อนทับในชั้นบรรยากาศ
โลกดิจิทัลที่อาศัยพลังซูเปอร์คอมพิวเตอร์มหาศาล
ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นได้จากการใช้ทรัพยากรการคำนวณที่ต้องพึ่งพาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุด 2 แห่งในยุโรป ได้แก่
- ระบบ Alps ในสวิตเซอร์แลนด์ ใช้ 8,192 GPU
- ระบบ JUPITER ในเยอรมนี ใช้ 20,480 GPU
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั้งสองใช้ชิป NVIDIA GH200 Grace Hopper ใหม่ล่าสุด ซึ่งรวมหน่วยประมวลผล GPU และ CPU เข้าด้วยกัน เพื่อรองรับการคำนวณที่ซับซ้อน
โดยทีมงานสามารถสร้างการบีบอัดเวลาได้สูงถึง 145 วัน จำลองต่อวันจริง โดยต้องประมวลผลค่าที่เรียกว่า ระดับความเป็นอิสระ เกือบ 1 ล้านล้านค่า ซึ่งประสิทธิภาพการทำงานนี้เหนือกว่าการจำลองสภาพบรรยากาศในอดีตอย่างมาก และเปิดประตูสู่การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของระบบโลกในระยะยาว
ผสานกระบวนการ ‘เร็ว’ และ ‘ช้า’ เข้าด้วยกัน
ตามรายงานของ Universe Today แบบจำลองที่ซับซ้อนในอดีตมักจะจำกัดอยู่ที่ความละเอียด เกิน 40 กิโลเมตร เนื่องจากข้อจำกัดด้านการคำนวณ แต่นวัตกรรมของทีม Max Planck คือการรวมกระบวนการ “เร็ว” และ “ช้า” ของระบบโลกเข้าด้วยกันที่ความละเอียดสูงนี้
- กระบวนการเร็ว เช่น วงจรพลังงานและน้ำที่ควบคุมสภาพอากาศ ซึ่งต้องมีการอัปเดตทุก ๆ สองสามนาที
- กระบวนการช้า เช่น วงจรคาร์บอน การเปลี่ยนแปลงชีวมณฑล และเคมีของมหาสมุทร ซึ่งเปลี่ยนแปลงในระดับปีหรือทศวรรษ
ความก้าวหน้านี้เกิดขึ้นได้ด้วยการพัฒนาวิศวกรรมซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน โดยใช้กรอบงาน Data-Centric Parallel Programming ซึ่งเป็นการปรับปรุงโคดฐาน Fortran ที่เก่าแก่หลายสิบปีให้ทันสมัย ทำให้ผลงานระดับโลกชิ้นนี้ส่งให้ทีมงานได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลอันทรงเกียรติ Gordon Bell Prize for Climate Modelling ซึ่งจะมีการประกาศผลรางวัลในงาน Supercomputing Conference วันที่ 18 พฤศจิกายนนี้ด้วย