Polacy przeniosą Bałtyk do chmury. Pierwszy taki cyfrowy bliźniak w Europie
Polska nauka wchodzi w nowy etap badań nad Morzem Bałtyckim, przekraczając dotychczasowe ograniczenia w prognozowaniu zjawisk morskich. Eksperci z czołowych krajowych ośrodków badawczych, w tym ICM UW, otrzymali dofinansowanie w wysokości ponad 12,5 mln zł i rozpoczęli realizację projektu MERMAID. Wykorzysta on potężne superkomputery HPC, by utworzyć cyfrowego bliźniaka Bałtyku. Symulacja w chmurze pozwoli niezwykle precyzyjnie przewidywać wydarzenia zarówno w głębinach, jak i na powierzchni oraz nad brzegami morza. Kto z tego będzie korzystał?
Spis treści:
- Bałtyk w chmurze. Zdigitalizują go w ramach projektu MERMAID
- Symulacja zachowania morza o niespotykanej dotąd rozdzielczości
- Cyfrowy bliźniak przysłuży się nauce, gospodarce i środowisku
Bałtyk w chmurze. Zdigitalizują go w ramach projektu MERMAID
Dofinansowanie w wysokości ponad 12,5 mln zł z programu Team-NET FENG Fundacji na rzecz Nauki Polskiej umożliwiło naukowcom z najznakomitszych polskich ośrodków badawczych rozpoczęcie realizacji projektu MERMAID. Pełna nazwa tego przedsięwzięcia to "Zintegrowane Usługi Prognoz Środowiskowych dla Bezpiecznych Operacji w Obszarze Morza Bałtyckiego", co w języku angielskim rozwija się jako "Marine and Environmental Research Modeling and Analysis for Intelligent Decisions".
Jest to wizja stworzenia unikatowej w skali całej Europy platformy w chmurze obliczeniowej, która w formie tzw. cyfrowego bliźniaka ("digital twin") pozwoli na niezwykle precyzyjne symulowanie i przewidywanie tego, co dzieje się w głębinach, na powierzchni oraz nad brzegami Bałtyku.
Rozwojem projektu zajmuje się multidyscyplinarne konsorcjum, na którego czele stanęło Interdyscyplinarne Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego Uniwersytetu Warszawskiego (ICM UW). Instytut ten ma wieloletnie doświadczenie w udostępnianiu mocy obliczeniowych oraz prowadzeniu numerycznych prognoz pogody.
Do współpracy zaproszono wybitnych ekspertów z Instytutu Oceanologii Polskiej Akademii Nauk oraz Instytutu Budownictwa Wodnego Polskiej Akademii Nauk. Pozwoli to na integrację wiedzy z zakresu meteorologii, oceanografii operacyjnej, modelowania matematycznego, hydrodynamiki oraz inżynierii brzegowej.
Nad całością prac czuwają wybitni polscy naukowcy: kierownik projektu prof. dr hab. Piotr Gwiazda, główny broker dr inż. Maciej Wrona, a także liderzy zespołów badawczych z ramienia partnerów - prof. dr hab. Lidia Dzierzbicka-Głowacka z IO PAN oraz prof. dr hab. inż. Rafał Ostrowski z IBW PAN.
Symulacja zachowania morza o niespotykanej dotąd rozdzielczości
MERMAID zakłada wykorzystanie infrastruktury HPC (High Performance Computing), czyli superkomputerów o ogromnej mocy obliczeniowej. To właśnie dzięki nim możliwe będzie stworzenie modelu cyfrowego bliźniaka Bałtyku o rozdzielczości znacznie wyższej niż te stosowane obecnie. Tradycyjne systemy często postrzegają morze w sposób uproszczony, pomijając detale, które mogą mieć kluczowe znaczenie w sytuacjach ekstremalnych. Nowy model ma to zmienić.
Będzie on oferować zdolność do odwzorowania zjawisk lokalnych, takich jak gwałtowne wezbrania sztormowe, nietypowe zachowanie prądów morskich czy dynamiczne procesy zachodzące bezpośrednio przy wybrzeżu. System będzie w czasie rzeczywistym sprzęgać modele atmosfery, oceanu, falowania, transportu zanieczyszczeń oraz zlodzenia. Dzięki integracji tak wszechstronnych i szczegółowych danych system będzie mógł dostarczać wyczerpujących odpowiedzi na pytania o stan morza w perspektywie godziny, dnia, a nawet całego tygodnia.
Jak czytamy w oświadczeniu ICM UW, prognozy te będą dostępne "w formie usług API i narzędzi wizualizacyjnych, gotowych do integracji z systemami portów, energetyki offshore i administracji". Kto będzie mógł korzystać z tych danych? Eksperci jako przykłady wymieniają kapitana ogromnego kontenerowca manewrującego w porcie w Gdyni lub inżyniera nadzorującego montaż turbin na morskiej farmie wiatrowej.
Dla specjalistów z sektora morskiego precyzyjna informacja o ryzyku wysokich fal, nagłych podmuchach wiatru czy niespodziewanym zlodzeniu to kwestia nie tylko efektywności, ale przede wszystkim bezpieczeństwa ludzi i sprzętu. Dzięki tym danym oraz dzięki interfejsowi API organizacje będą mogły podpiąć te prognozy do swoich wewnętrznych systemów zarządzania ruchem i operacjami. Wiedza ta pozwoli na lepsze planowanie prac, ocenę wytrzymałości lin cumowniczych czy precyzyjne określenie miejsc zagrożonych zalaniem nabrzeża.
Cyfrowy bliźniak przysłuży się nauce, gospodarce i środowisku
Projekt MERMAID od samego początku jest zorientowany na realne potrzeby operacyjne. Potwierdza to współpraca z instytucjami odpowiedzialnymi za gospodarkę morską. Partnerami projektu są już Urząd Morski w Gdyni oraz Polski Rejestr Statków, a naukowcy deklarują otwartość na współpracę z podmiotami zajmującymi się nadzorem hydrograficznym, rybołówstwem czy przemysłem energetycznym.
Inicjatywa ma być pomostem łączącym badania podstawowe z usługami o znaczeniu krytycznym dla bezpieczeństwa żeglugi i ochrony środowiska. Cyfrowy bliźniak wspierać będzie także procesy adaptacji do zmian klimatu, dostarczając wiarygodnych danych o transportach zanieczyszczeń czy wskaźnikach ekosystemowych, co jest niezbędne dla zachowania równowagi biologicznej Bałtyku.
Finansowanie tego ambitnego przedsięwzięcia, opiewające na kwotę 12.519.152,30 zł, pochodzi w całości z programu "Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki" ("FENG"). Cały proces badawczo-wdrożeniowy został rozplanowany na okres 3 lat, w trakcie których naukowcy przejdą od skomplikowanych równań matematycznych do gotowej platformy operacyjnej.
