NVIDIA đang xây dựng "anh em song sinh" kỹ thuật số của Trái đất để chống lại biến đổi khí hậu

Tại sự kiện GTC vừa qua, Nvidia đã hé lộ dự án Earth-2, siêu máy tính AI mạnh nhất thế giới, trình giả lập 3D của Trái đất với khả năng mô phỏng linh hoạt và chi tiết để giúp con người đánh giá chính xác hơn về tình trạng biến đổi khí hậu cũng như dự đoán thiên tai sẽ xảy ra trong tương lai.

Trái đất đang ngày càng nóng lên. 7 năm vừa qua có thể coi là 7 năm nóng nhất trong lịch sử nhân loại. Kể từ giai đoạn 1850 - 1900, khí thải nhà kính từ những hoạt động của con người đã khiến cho nhiệt độ trung bình mỗi năm của hành tinh xanh tăng lên khoảng 1,1 độ C. Những gì mà chúng ta đang phải trải qua thực sự đã ở mức đáng báo động, với hàng loạt tình trạng thời tiết cực đoan như hạn hán kéo dài, mưa to bão lớn, cuồng phong càn quét và cả những trận lũ lụt kinh hoàng. Thảm họa thiên nhiên vốn đã khắc nghiệt, nay lại càng trở nên tàn nhẫn, dữ dội hơn bao giờ hết.

Tuy nhiên, khắc phục biến đổi khí hậu lại không hề đơn giản và không thể thực hiện trong một sớm một chiều. Chỉ vài năm, hay thậm chí là vài thập kỷ, là chưa đủ để chúng ta cảm nhận được những thay đổi tích cực. Tuy nhiên, để những chiến dịch cứu Trái đất, cứu môi trường diễn ra theo đường lối đúng đắn nhất, chúng ta cần phải nhìn thấy trước tương lai, phải cảm nhận được những gì sẽ xảy ra với độ chính xác cao nhất.

NVIDIA muốn sử dụng "người anh em song sinh kỹ thuật số" của Trái đất để dự đoán tương lai.

Nghe có vẻ hư cấu, nhưng đó lại là những gì mà NVIDIA đang theo đuổi. Tại sự kiện GTC diễn ra vào giữa tháng 11 vừa qua, họ đã hé lộ dự án Earth-2 (E-2), siêu máy tính AI mạnh nhất thế giới, người “anh em sinh đôi” với Trái đất của chúng ta trên nền tảng Omniverse, một giả lập 3D của hành tinh xanh với khả năng đưa ra những dự đoán chính xác hơn về biến đổi khí hậu.

Theo CEO Jensen Huang cho biết, E-2 sẽ sử dụng kết hợp 3 công nghệ cao cấp: GPU tốc độ cao, deep learning, và siêu máy tính AI, cùng với đó là một cơ sở dữ liệu khổng lồ về Trái đất. Tất cả sẽ hỗ trợ tạo ra những nguyên mẫu về khí hậu có độ phân giải chất lượng siêu cao và chính xác nhất.

Trên thực tế, đã có rất nhiều mô hình như E-2 tồn tại, với khả năng xác định các yếu tố như áp suất không khí, cường độ gió và nhiệt độ để tạo ra những phương trình thích hợp, mang đến cái nhìn khách quan về các kiểu khí hậu tại những khu vực nhất định. Như khu vực đó sẽ được biểu thị dưới dạng lưới 3D. Diện tích khu vực càng nhỏ thì số liệu tính toán sẽ càng chính xác, và trình mô phỏng sẽ càng chân thực trước khi trở nên không thể sử dụng được nữa.

Nói cách khác, những dạng mô hình thời tiết cần phải giải quyết nhiều phương trình hơn để đạt được độ phân giải cao hơn. Thế nhưng, việc tiếp nhận càng nhiều phương trình càng khiến cho mô hình đó càng trở nên chậm chạp, kém hiệu quả và dần dần không còn hữu dụng nữa. Đó cũng chính là vấn đề mà hầu hết các mô hình khí hậu hiện nay đang gặp phải: Thiếu cả độ chi tiết lẫn độ chính xác.

Và giải pháp mà NVIDIA đưa ra chính là một cỗ siêu máy tính to hơn, tốt hơn, nhanh hơn. Trên trang blog của công ty, ông Huang có viết: “Chúng ta cần độ phân giải cao hơn để mô phỏng lại những thay đổi trong quá trình tuần hoàn của nguồn nước toàn cầu. Chúng ta cần độ phân giải ở quy mô mét để mô phỏng quá trình ánh sáng mặt trời bị mây phản xạ, bật trở lại không gian. Các nhà khoa học tính toán rằng những độ phân giải như vậy đòi hỏi sức mạnh tính toán mạnh gấp hàng triệu đến hàng tỷ lần so với những gì chúng ta có ở thời điểm hiện tại”.

Earth-2 sẽ giải quyết những vấn đề còn tồn động ở những trình giả lập tương tự khác.

Quay trở lại với E-2, người anh em song sinh kỹ thuật số của Trái đất (digital twin) được tạo ra với mục đích thúc đẩy những hành động mang tính chất vừa xoa dịu tình trạng biến đổi khí hậu, đồng thời còn giảm thiểu những tác động tiêu cực của nó lên thiên nhiên và con người. Những hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, cháy rừng, sóng nhiệt hay lũ quét đang ngày càng diễn biến khó lường hơn, với sức tàn phá khủng khiếp hơn.

Tình trạng đó sẽ phần nào được cải thiện nếu chúng ta có thể dự đoán chính xác hơn những thiên tai như vậy trong tương lai. Ông Huang hy vọng mô hình của NVIDIA có thể tính toán trước đến hàng thập kỷ những biến đổi của thời tiết cực đoan tại nhiều khu vực trên thế giới. Khi đó, con người sẽ có thời gian để đưa ra giải pháp đối phó kịp thời, những chính sách sơ tán hợp lý, hoặc những dự án công trình thích hợp để thích ứng tốt trong những điều kiện khí hậu như vậy.

E-2 cũng được sử dụng để tìm ra giải pháp hợp tình hợp lý, mô phỏng nhiều kế hoạch khác nhau để tìm ra đâu là phương án mang lại hiệu quả cao nhất, với chi phí thấp nhất. Đây cũng được xem là một trong những dự án lớn nhất của NVIDIA trong nhiều năm qua. Ông Huang cho biết: “Tất cả những công nghệ mà chúng tôi đã sáng tạo ra từ trước đến nay đều cần thiết để có thể hiện thực hóa E-2. Tôi thực sự rất mong đợi những tính năng mới, những nhiệm vụ quan trọng hơn mà mô hình này có thể đảm đương trong tương lai”.

Không chỉ dừng lại ở biến đổi khí hậu

Sự kết hợp giữa nhiều công nghệ khác nhau đã giúp NVIDIA tạo ra một trình mô phỏng Trái đất tân tiến và hiệu quả nhất, đồng thời còn giúp họ giải quyết được rất nhiều vấn đề liên quan đến tốc độ của siêu máy tính, đặc biệt trong những dự án nghiên cứu với cơ sở dữ liệu khổng lồ.

Tương tự như E-2, NVIDIA đã chú trọng tập trung phát triển 3 công nghệ cốt lõi: Điện toán hiệu năng cao, AI và quy mô của các trung tâm dữ liệu. Điều này không chỉ giúp họ mô phỏng lại được Trái đất, mà còn tạo ra được rất nhiều digital twin của các thành phố, nhà máy trên toàn thế giới. Công nghệ mô phỏng quy mô lớn này vẫn còn rất mới và cũng đầy tiềm năng.

Ngoài ra, đội ngũ nghiên cứu tại NVIDIA, Cal Tech và start-up Entos đã kết hợp thành công machine learning với vật lý để tạo ra chương trình OrbNet. Nhờ đó, Entos có thể tăng tốc trình mô phỏng khám phá các loại thuốc mới của họ lên gấp 1000 lần, hoàn thành khối lượng công việc trong hơn 3 tháng mà chỉ tốn khoảng 3 giờ mà thôi.

• Phát hiện "quái vật" mới: Tự biến đổi thành "máy nghiền thịt"
• Hút cạn nước ao, phát hiện lăng mộ quái đản bên dưới: Cảnh bên trong ám ảnh chuyên gia
• Vì sao sau khi thị tẩm, phi tần phải nằm im để thái giám đụng chạm cơ thể?