La IA y la computación acelerada ayudarán a los investigadores del clima a conseguir los milagros que necesitan para lograr grandes avances en la investigación climática, según afirmó el fundador y CEO de NVIDIA, Jensen Huang, durante un discurso pronunciado el lunes en la Cumbre de Berlín para la iniciativa Motores de Virtualización de la Tierra. «Richard Feynman dijo una vez que «lo que no puedo crear, no lo entiendo» y ésa es la razón por la que el modelado del clima es tan importante», explicó Huang a los 180 asistentes a la Harnack House de Berlín, un histórico lugar de encuentro de la comunidad científica e investigadora de la región. «El trabajo que ustedes realizan es de vital importancia para los responsables políticos, los investigadores y la industria», añadió.
Para avanzar en esta labor, la Cumbre de Berlín reúne a participantes de todo el mundo con el fin de aprovechar la IA y la computación de alto rendimiento para la predicción del clima. En su charla, Huang esbozó tres milagros que tendrán que ocurrir para que los investigadores del clima alcancen sus objetivos, y se refirió a los propios esfuerzos de NVIDIA para colaborar con los investigadores del clima y los responsables políticos con sus esfuerzos Earth-2. El primer milagro consistirá en simular el clima con la suficiente rapidez y resolución (del orden de un par de kilómetros cuadrados).
El segundo milagro será la capacidad de precalcular grandes cantidades de datos. El tercer milagro necesario es la capacidad de visualizar todos estos datos de forma interactiva con NVIDIA Omniverse para «ponerlos en manos de responsables políticos, empresas, compañías e investigadores».
La próxima ola de innovación climática y meteorológica
La iniciativa Earth Virtualization Engines, conocida como EVE, es una colaboración internacional que aúna infraestructuras digitales centradas en la ciencia climática, la HPC y la IA con el objetivo de proporcionar, por primera vez, información climática a escala kilométrica de fácil acceso para gestionar el planeta de forma sostenible. «La razón por la que Earth-2 y EVE se encontraron en el momento perfecto es que Earth-2 se basaba en 3 avances fundamentales», afirmó Huang.
La iniciativa promete acelerar el ritmo de los avances, abogando por proyecciones climáticas coordinadas con una resolución de 2,5 km. Es un reto enorme, pero que se apoya en una enorme base de avances de los últimos 25 años. Un amplio conjunto de aplicaciones ya se beneficia de la aceleración computacional, entre las que se incluyen ICON, IFS, NEMO, MPAS, WRF-G y muchas otras, y está por llegar mucha más potencia de cálculo para este tipo de aplicaciones.
El superchip NVIDIA GH200 Grace Hopper es una revolucionaria CPU acelerada diseñada desde cero para aplicaciones de IA y cálculo de alto rendimiento a gran escala. Ofrece hasta 10 veces más rendimiento para aplicaciones que ejecutan terabytes de datos. Está diseñado para escalar y, al conectar un gran número de estos chips entre sí, NVIDIA puede ofrecer sistemas con la eficiencia energética necesaria para acelerar el trabajo de los investigadores en la vanguardia de la investigación climática. «Para el software, parece un procesador gigante», afirma Huang.
Para ayudar a los investigadores a poner a trabajar grandes cantidades de datos, rápidamente, para desentrañar la comprensión, Huang habló sobre NVIDIA Modulus, un marco de código abierto para construir el entrenamiento y el ajuste fino del modelo de aprendizaje automático basado en la física, y FourCastNet, un modelo global de predicción meteorológica basado en datos, y cómo los últimos modelos impulsados por IA pueden aprender física a partir de datos del mundo real. Utilizando sólo datos brutos, FourCastNet es capaz de aprender los principios que rigen patrones meteorológicos complejos. Huang mostró cómo FourCastNet fue capaz de predecir con exactitud la trayectoria del huracán Harvey modelizando la fuerza de Coriolis, el efecto de la rotación de la Tierra, sobre la tormenta.
Estos modelos, cuando se vinculan a «puntos de control» regulares creados por la simulación tradicional, permiten previsiones más detalladas y de largo alcance. A continuación, Huang demostró cómo algunos de los modelos del conjunto FourCastNet, ejecutados en GPUs NVIDIA, anticiparon una ola de calor sin precedentes en el norte de África. Al ejecutar FourCastNet en Modulus, NVIDIA fue capaz de generar trayectorias meteorológicas de 21 días de 1.000 miembros del ensemble en una décima parte del tiempo que antes se tardaba en hacer un solo ensemble y con un consumo de energía 1.000 veces menor.
Por último, las tecnologías de NVIDIA prometen hacer más accesible todo este conocimiento con gemelos digitales capaces de crear modelos interactivos de sistemas cada vez más complejos, desde los almacenes de Amazon hasta la forma en que se propagan las señales 5G en entornos urbanos densos. A continuación, Huang mostró una asombrosa visualización interactiva de alta resolución de datos climáticos a escala mundial en la nube, haciendo zoom desde una vista del globo hasta una vista detallada de Berlín. Este enfoque puede servir para predecir el clima y el tiempo en lugares tan diversos como Berlín, Tokio y Buenos Aires, dijo Huang.
La Tierra: La última frontera
Para ayudar a afrontar retos como éstos, Huang describió cómo NVIDIA está construyendo sistemas más potentes para entrenar modelos de IA, simular problemas físicos y realizar visualizaciones interactivas. «Estos nuevos tipos de superordenadores acaban de entrar en funcionamiento», afirma Huang. «Se trata de la tecnología informática más fresca que se pueda imaginar».
Huang terminó su intervención dando las gracias a los principales investigadores del sector y sugiriendo una declaración de intenciones para EVE. «La Tierra, la última frontera, estos son los viajes de EVE», dijo Huang. Su «misión es superar los límites de la computación al servicio de la modelización del clima, buscar nuevos métodos y tecnologías para estudiar el estado del clima de lo global a lo local para informar hoy sobre el impacto de la mitigación y la adaptación al mañana de la Tierra, para ir audazmente donde nadie ha ido antes».
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