مدل‌های مجازی زمین: چرا نباید آنها را اشتباه بگیریم؟

دوقلوی دیجیتال زمین: پیشرفت در مدل‌سازی اقلیمی

اصطلاح دوقلوی دیجیتال زمین به معنای وجود یک کپی مجازی بسیار دقیق از سیاره ما اشاره دارد که به پژوهشگران این امکان را می‌دهد تا پیش‌بینی‌های دقیقی از تحولات پیچیده اقلیمی آینده و رویدادهای طبیعی شدید انجام دهند. در واقع، چنین نمونه‌ای — یا نمایشی مدل از سیستم‌های زمین — هدف پروژه Destination Earth است که توسط اتحادیه اروپا تأمین مالی می‌شود. این ابتکار پیشرو در سال 2022 به عنوان یکی از ارکان اصلی تلاش‌های کمیسیون اروپا در راستای معامله سبز راه‌اندازی شد، هرچند که بدون انتقادات نبوده است.

پروفسور رابرت راینکه از دانشگاه یوهانس گوتنبرگ ماینز (JGU) می‌گوید: “ما اخیراً مقالات و گزارش‌های انتقادی متعددی در این زمینه مشاهده کرده‌ایم و به این بحث می‌پیوندیم.” در مقاله‌ای که در مدل‌سازی سیستم‌های اجتماعی-محیطی منتشر شده، راینکه و همکارانش به عدم وجود یک تعریف واضح از اصطلاح “دوقلوی دیجیتال زمین” اشاره می‌کنند که ممکن است گمراه‌کننده باشد. او می‌گوید: “تمامی نمایش‌های دیجیتال از سیاره ما، نمایشی مدل هستند. به همین دلیل، همیشه از واقعیت جدا خواهند بود — همان‌طور که یک نقشه هرگز نمی‌تواند به طور کامل زمین را که نشان می‌دهد، بازتولید کند.”

به عنوان یک کارشناس در زمینه مدل‌سازی سیستم‌های زمین، این زمین‌شناس مستقر در ماینز، مدل‌های شبیه‌سازی دقیق جدید را به عنوان ابزارهایی برای بررسی و ارزیابی نظریه‌ها درباره جهان، به شیوه‌هایی که در غیر این صورت ممکن نیست، ارزشمند می‌داند. با این حال، او تأکید می‌کند که روش‌ها و متدولوژی‌های جدیدی برای اطمینان از استفاده و تفسیر مناسب این مدل‌ها مورد نیاز است.

پروژه Destination Earth برای کمک به سازگاری با تغییرات اقلیمی

پروژه Destination Earth (DestinE) یک ابتکار پیشرو از کمیسیون اروپا است که هدف آن توسعه یک مدل دیجیتال بسیار دقیق از زمین — دوقلوی دیجیتال سیاره ما — می‌باشد. این پروژه بر اساس کامپیوترهای با عملکرد بالا در اروپا (EuroHPC) از جمله ابرکامپیوتر LUMI در فنلاند و همچنین ظرفیت‌های هوش مصنوعی بنا شده است. DestinE در حال حاضر در حال ایجاد چندین کپی دیجیتال است که جنبه‌های مختلف سیستم زمین را پوشش می‌دهد. تا سال 2030، یک کپی دیجیتال کامل از زمین باید در دسترس باشد که به نوبه خود به نظارت و پیش‌بینی دقیق‌تر اثرات تغییرات اقلیمی و بلایای طبیعی کمک کرده و طراحی استراتژی‌های سازگاری و تدابیر کاهش آسیب را پشتیبانی کند.

مفهوم دوقلوی دیجیتال به سایر حوزه‌ها نیز راه یافته است: سازمان فدرال نقشه‌برداری و ژئودزی آلمان در حال حاضر بر روی یک تصویر دیجیتال و هوشمند 3D از آلمان کار می‌کند و ایالت فدرال راینلند-پالاتینات آلمان نیز پروژه‌ای به نام “هیدرو-دوقلو” را اجرا می‌کند.

اصطلاح گمراه‌کننده برای نمایندگی غیرممکن واقعیت

درک تفاوت‌ها بین جهان و مدل‌سازی علمی

پروفسور رابرت راینکه و دو همکارش، پروفسور فرانچسکا پیانوسی از دانشگاه بریستول در بریتانیا و پروفسور تورستن واگنر از دانشگاه پوتسدام، اصطلاح «دوقلوی دیجیتال زمین» را مشکل‌ساز و نامناسب می‌دانند. آن‌ها معتقدند این اصطلاح تصوری نادرست ایجاد می‌کند که می‌توانیم نمایندگی دیجیتالی بسازیم که به ما اجازه می‌دهد ویژگی‌های ساختاری سیستم زمین را با هر دقت و صحت دلخواه آزمایش کنیم. اما واقعیت این است که هر مدل یک ساده‌سازی از واقعیت است و ایجاد آن نیازمند فرضیات ساده‌سازی است که به ناچار به عدم قطعیت منجر می‌شود. راینکه ادامه می‌دهد: «بنابراین، ما توصیه می‌کنیم از استفاده از اصطلاح دوقلوی دیجیتال زمین خودداری کنیم.»

سرمایه‌گذاری در روش‌هایی برای استفاده مناسب از مدل‌ها و داده‌ها

راینکه و تیمش در مؤسسه جغرافیا JGU با مدل‌هایی کار می‌کنند که کل کره زمین را در بر می‌گیرد و او انگیزه‌های ابتکار اتحادیه اروپا را درک می‌کند. مدل‌های شبیه‌سازی، آزمایشگاه‌های دیجیتالی فوق‌العاده‌ای هستند که به محققان اجازه می‌دهند فرضیات خود درباره جهان را به شیوه‌هایی بررسی کنند که در آزمایش‌های واقعی ممکن نیست. با این حال، راینکه معتقد است ایجاد مدل‌های جدید با وضوح بالاتر لزوماً به بهبود دانش و نتایج منجر نخواهد شد. علاوه بر این، مدل‌های پیچیده جدید نیاز به روش‌های جدیدی دارند که به محققان اجازه می‌دهد به طور مؤثر از آن‌ها استفاده کنند.

مدل‌های شبیه‌سازی معمولاً نیاز به اجرای مکرر دارند، از هزاران تا میلیون‌ها بار، تا بفهمند یک مدل چگونه کار می‌کند و چه عواملی در آن نقش دارند. به عنوان مثال، آیا داده‌های ورودی خاصی تأثیر خاصی بر نتایج مدل دارند؟ راینکه می‌گوید: «ما باید در روش‌ها و متدهای جدید سرمایه‌گذاری کنیم تا اطمینان حاصل کنیم که به درستی از آن‌ها استفاده می‌کنیم. ما ایده‌های اولیه‌ای را ترسیم کرده‌ایم و من و تیمم به کار روی این موضوع در آینده ادامه خواهیم داد.»

خطرات دوقلوی دیجیتال زمین

در نهایت، راینکه و همکارانش به این سؤال اشاره می‌کنند که آیا دوقلوی دیجیتال زمین می‌تواند خطراتی به همراه داشته باشد، چرا که نگاه کاهش‌گرایانه به طبیعت به عنوان یک ماشین ممکن است به تضعیف اصول دموکراتیک منجر شود، زیرا ممکن است به عنوان ابزارهایی برای توجیه و کنترل استفاده شوند. در این زمینه، نویسندگان داستان احتیاط‌آمیز نقشه‌کشی را ذکر می‌کنند که مأموریت دارد نقشه‌ای کامل ایجاد کند. آن‌ها در مقاله خود در «مدل‌سازی سیستم‌های اجتماعی-محیطی» بیان می‌کنند: «چنین نقشه‌ای به اندازه یک نمایندگی دیجیتال کامل از واقعیت غیرممکن است. دانشمندان و تصمیم‌گیرندگان نباید به این توهم بیفتند.»