دوقلوی دیجیتال: پیشگویی فاجعه‌های آب‌وهوایی با کپیِ مجازیِ زمین!

زمینِ دوقلوی دیجیتال: پیشرفت‌هایی در مدل‌سازیِ آب و هوا

اصطلاحِ “زمینِ دوقلویِ دیجیتال” به یه کپیِ مجازی و فوق‌العاده دقیق از سیاره‌مون اشاره می‌کنه، که به پژوهشگرا این امکان رو می‌ده تا پیش‌بینی‌های دقیقی از تغییرات پیچیده یِ آب و هوایی و اتفاقاتِ طبیعیِ شدید در آینده داشته باشن. در واقع، یه همچین نمونه‌ای—یا یه مدل نمایشی از سیستم‌های زمین—هدفِ پروژه‌ی Destination Earth هست که اتحادیه‌ی اروپا تأمینِ مالیش رو به عهده داره. این ابتکار پیشرو در سالِ ۲۰۲۲ به عنوان یکی از پایه‌های اصلیِ تلاش‌های کمیسیونِ اروپا در راستای معامله‌یِ سبز شروع به کار کرد، البته که بی‌انتقاد هم نبوده.

پروفسور رابرت راینکه از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز (JGU) می‌گه: “ما اخیراً مقالات و گزارش‌هایی انتقادیِ زیادی تو این زمینه دیدیم و به این بحث می‌پیوندیم.” تو مقاله‌ای که در مدل‌سازیِ سیستم‌هایِ اجتماعی-محیطی منتشر شده، راینکه و همکاراشون به نبودِ یه تعریفِ واضح از اصطلاحِ “زمینِ دوقلوی دیجیتال” اشاره می‌کنن که ممکنه گمراه‌کننده باشه. اون می‌گه: “همه‌یِ نمایش‌های دیجیتالیِ سیاره‌یِ ما، یه مدلِ نمایشی‌ان. به همین دلیل، همیشه از واقعیت فاصله دارن—همونطور که یه نقشه هیچ‌وقت نمی‌تونه به طور کامل زمینی رو که نشون می‌ده، بازسازی کنه.”

این زمین‌شناس که یه متخصص تو زمینه‌یِ مدل‌سازیِ سیستم‌هایِ زمینه، مدل‌های شبیه‌سازیِ جدید و دقیق رو ارزشمند می‌دونه، چون بهش کمک می‌کنه تا نظریه‌ها در موردِ دنیا رو بررسی و ارزیابی کنه، اونم به روش‌هایی که در حالتِ عادی ممکن نیست. با این حال، تأکید می‌کنه که روش‌ها و متدولوژی‌هایِ جدیدی لازمه تا اطمینان حاصل بشه که از این مدل‌ها به درستی استفاده میشه و تفسیرهایِ درستی ازشون می‌شه.

پروژه‌ی Destination Earth برای کمک به سازگاری با تغییراتِ آب و هوا

پروژه‌ی Destination Earth (DestinE) یه ابتکارِ پیشرو از کمیسیونِ اروپاست که هدفش توسعه‌یِ یه مدلِ دیجیتالِ خیلی دقیق از زمین هست—یعنی همون دوقلوی دیجیتالِ سیاره‌یِ ما. این پروژه بر مبنای کامپیوترهایِ با عملکردِ بالا در اروپا (EuroHPC) و همچنین ظرفیت‌هایِ هوشِ مصنوعی ساخته شده. ابرکامپیوتر LUMI که تو فنلاند هست، هم تو این زمینه نقش داره. DestinE در حال حاضر داره چند نسخه‌ی دیجیتالی می‌سازه که جنبه‌های مختلفِ سیستمِ زمین رو پوشش میدن. تا سالِ 2030، یه کپیِ دیجیتالِ کامل از زمین باید آماده باشه که می‌تونه نظارت و پیش‌بینی رو دقیق‌تر کنه، یعنی هم در موردِ اثراتِ تغییراتِ آب و هوا و هم بلایایِ طبیعی و در نهایت، طراحیِ استراتژی‌هایِ سازگاری و اقداماتِ کاهشِ آسیب رو پشتیبانی کنه.

مفهومِ دوقلویِ دیجیتال به جاهای دیگه هم راه پیدا کرده: سازمانِ فدرال نقشه‌برداری و ژئودزی آلمان در حال حاضر داره روی یه تصویرِ دیجیتالی و هوشمندِ سه‌بعدی از آلمان کار می‌کنه و ایالتِ فدرالِ راینلند-پالاتینات آلمان هم یه پروژه‌ای داره به اسمِ “هیدرو-دوقلو”.

یه اصطلاحِ گمراه‌کننده برای نشون دادنِ یه واقعیتِ غیرممکن

فهمیدنِ تفاوت‌ها بینِ دنیا و مدل‌سازیِ علمی

پروفسور رابرت راینکه و دوتا از همکاراش، پروفسور فرانچسکا پیانوسی از دانشگاهِ بریستولِ بریتانیا و پروفسور تورستن واگنر از دانشگاهِ پوتسدام، اصطلاحِ “دوقلوی دیجیتالِ زمین” رو یه مشکل می‌دونن و مناسبش نمی‌دونن. اونها معتقدن که این اصطلاح، یه تصورِ اشتباه ایجاد می‌کنه که انگار ما می‌تونیم یه نمایندگیِ دیجیتالی بسازیم که بهمون اجازه می‌ده ویژگی‌هایِ ساختاریِ سیستمِ زمین رو با هر میزانِ دقت و درستیِ دلخواهی بررسی کنیم. اما واقعیت اینه که هر مدلی، یه ساده‌سازی از واقعیتِ و ایجادِ اون نیازمندِ فرض‌هایِ ساده‌سازیه که به ناچار به عدمِ اطمینان‌ منتهی می‌شه. راینکه ادامه می‌ده: “*بنابراین، ما توصیه می‌کنیم که از اصطلاحِ دوقلوی دیجیتالِ زمین استفاده نکنیم.*”

سرمایه‌گذاری تو روش‌هایی برای استفاده‌یِ درست از مدل‌ها و داده‌ها

راینکه و تیمش تو مؤسسه‌یِ جغرافیا (JGU) با مدل‌هایی کار می‌کنن که کلِ کره‌یِ زمین رو در بر می‌گیره و اون انگیزه‌های ابتکارِ اتحادیه‌یِ اروپا رو درک می‌کنه. مدل‌هایِ شبیه‌سازی، آزمایشگاه‌هایِ دیجیتالیِ فوق‌العاده‌ای هستن که به محققا اجازه می‌دهن فرضیاتشون درموردِ دنیا رو به روش‌هایی بررسی کنن که تو آزمایشگاه‌هایِ واقعی ممکن نیست. با این وجود، راینکه معتقده که ساختنِ مدل‌های جدید با رزولوشنِ بالاتر لزوماً به بهبودِ دانش و نتایج منجر نمیشه. علاوه بر این، مدل‌هایِ پیچیده‌یِ جدید به روش‌هایِ جدیدی نیاز دارن که به محققا اجازه بده به طورِ مؤثر ازشون استفاده کنن.

مدل‌های شبیه‌سازی معمولاً نیاز دارن که بارها و بارها اجرا بشن، از هزاران بار تا میلیون‌ها بار، تا بفهمن یه مدل چطوری کار می‌کنه و چه عواملی توش نقش دارن. به عنوان مثال، آیا داده‌هایِ ورودیِ خاصی، تأثیرِ خاصی روی نتایجِ مدل دارن؟ راینکه می‌گه: “ما باید تو روش‌ها و متدهایِ جدید سرمایه‌گذاری کنیم تا مطمئن بشیم که به درستی ازشون استفاده می‌کنیم. ما ایده‌هایِ اولیه‌ای رو ترسیم کردیم و من و تیمم به کار روی این موضوع تو آینده ادامه می‌دیم.”

خطراتِ دوقلویِ دیجیتالِ زمین

در نهایت، راینکه و همکاراش به این سؤال اشاره می‌کنن که آیا دوقلویِ دیجیتالِ زمین می‌تونه خطراتی هم داشته باشه، چون نگاهی که طبیعت رو یه ماشین می‌بینه ممکنه به تضعیفِ اصولِ دموکراتیک منجر بشه، چرا که ممکنه ازشون به عنوان ابزاری برای توجیه و کنترل استفاده بشه. تو این زمینه، نویسنده‌ها داستانِ احتیاط‌آمیز نقشه‌کشی رو مثال می‌زنن که مأموریت داره یه نقشه‌ی کامل ایجاد کنه. اونها تو مقاله‌شون تو «مدل‌سازیِ سیستم‌هایِ اجتماعی-محیطی» می‌گن: “یه همچین نقشه‌ای، به اندازه‌یِ یه نمایندگیِ دیجیتالِ کامل از واقعیت، غیرممکنه. دانشمندا و تصمیم‌گیرنده‌ها نباید به این توهم دچار بشن.”