Ces chercheurs suisses veulent créer un jumeau numérique de la Terre

Un ambitieux projet de recherche européen vise à créer un jumeau numérique de la planète Terre. Soutenue par l’UE, l’initiative Destination Earth implique plusieurs organisations européennes dont l’ESA (agence spatiale) mais aussi des chercheurs en informatique de l'EPFZ et du Centre suisse de calcul scientifique (CSCS). Les chercheurs responsables du projet ont publié il y a peu un article dans la revue Nature Computational Science, détaillant les pistes potentielles pour transformer les sciences du système terrestre à l'aide des technologies numériques.

Modéliser l'évolution du climat et prédire l'impact de l’homme

D’une durée prévue de 10 ans, le projet Destination Earth a pour objectif de créer un jumeau numérique (Digital Twin) très précis et complet de notre planète, afin de modéliser l'évolution du climat et les événements extrêmes aussi bien au niveau spatial que temporel. Cette réplique digitale de notre planète se destine à être un système d'information, s’adressant notamment aux décideurs politiques. Des données d'observation seront continuellement incorporées dans le jumeau numérique. «En plus des données d'observation traditionnellement utilisées pour les simulations météorologiques et climatiques, les chercheurs souhaitent également intégrer dans le modèle de nouvelles données sur les activités humaines pertinentes», fait savoir un communiqué de l’EPFZ. Outre les processus physiques et météorologiques, il s’agit de pouvoir également représenter et prédire l'influence des humains sur la gestion de l'eau, de la nourriture et de l'énergie.

Immenses défis techniques

Mettre au point ce jumeau numérique de la Terre pose toutefois d'immenses défis, notamment en matière de puissance de calcul nécessaire. Dans leur article, les chercheurs expliquent que le code des programmes de modélisation déjà disponibles ne sont pas adaptés pour fonctionner de façon optimale avec les superordinateurs actuels. Il paraît ainsi nécessaire de concevoir et de développer en parallèle hardware et algorithmes. «Les scientifiques proposent en outre de séparer les codes destinés à résoudre le problème scientifique des codes qui effectuent le calcul de manière optimale sur l'architecture du système respectif. Cette structure de programme plus souple permettrait un passage plus rapide et plus efficace aux architectures futures», explique l’EPFZ.

Au niveau du hardware, le jumeau numérique de la Terre nécessiterait un système d'environ 20’000 GPU. «Pour des raisons à la fois économiques et écologiques, un tel ordinateur devrait être exploité dans un lieu où l'électricité produite, neutre en CO2, est disponible en quantité suffisante», souligne encore l'EPFZ. Les scientifiques voient en outre un grand potentiel dans l'intelligence artificielle (IA), qui pourrait entre autres servir à accélérer les simulations et identifier les informations les plus importantes parmi de grandes quantités de données.