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Higher education research is at the frontlines of major global challenges, training innovators in AI, accelerated computing, and data science. Climate change is an important issue, rapidly gaining more attention as around the world countries are seeing hotter temperatures, flooding and other unusual climate conditions. The next generation of climate models will be able to stream the simulated state of the global atmosphere, ocean and land surfaces at kilometer scales which will make it possible to ‘experience’ virtual Earths simulating the past, present, and future. The simulations envisioned pose grand, but surmountable, challenges for high-performance computing and data analytics. Simulating climate change is an extrapolation problem – predicting things that have never happened before. The laws of physics provide a basis for extrapolation, but using those laws requires more computation than we can manage, meaning a model could have anything from 100,000 to 1,000,000 lines of code. AI has opened new avenues for modeling climate change. It can accelerate models, analyze their outputs, and make the data interactive, which is key for effectively extracting information and necessary for users to develop confidence in the model. Hear Prof. Dr. Bjorn Stevens, managing director and director of the atmosphere in the earth system department at the Max Planck Institute for Meteorology, sketch the architecture of these next generation systems, which we envision being supported by machines like Earth-2, possibly as a contribution to new international initiatives, such as EVE.

À l’avant-garde des défis sociaux et mondiaux majeurs, l’enseignement supérieur et la recherche proposent des formations innovantes spécialisées dans l’IA, le calcul accéléré et la science des données. Le bouleversement climatique constitue l’un des problèmes les plus importants de notre époque, et nos gouvernements doivent y prêter la plus grande attention alors que les pays du monde entier font actuellement face à des températures plus chaudes, à des inondations de plus en plus fréquentes et à des conditions climatiques extrêmes. La nouvelle génération des modèles climatiques devrait nous permettre de simuler l’atmosphère mondiale, l’état des océans et les surfaces terrestres à une échelle sans précédent, nous aidant ainsi à “expérimenter” des instances virtuelles de la Terre du passé, du présent et du futur. Les simulations nécessaires à l’avènement de cette nouvelle génération posent des défis considérables mais surmontables en matière de calcul haute performance et d’analyse de données. La simulation des changements climatiques pose un problème critique d’extrapolation, qui se manifeste par la prévision d’événements n’ayant jamais eu lieu auparavant. Les lois de la physique fournissent une base pour cette extrapolation, mais l’utilisation de ces lois requiert une puissance de calcul plus grande que celle que nous pouvons actuellement gérer. En effet, les modèles qu’il faut mettre en œuvre peuvent inclure de 100 000 à un million de lignes de code. L’IA a ouvert de nouvelles perspectives pour la modélisation des changements climatiques. Cette technologie de pointe peut contribuer à accélérer les modèles, à analyser les résultats et à renforcer l’interactivité des données, ce qui est essentiel pour extraire efficacement les informations et absolument nécessaire pour que les utilisateurs aient confiance en de nouveaux modèles. Nous vous invitons à rejoindre le professeur Bjorn Stevens, directeur général et responsable des études atmosphériques au département des systèmes terrestres à l’Institut Max-Planck de météorologie, pour mieux comprendre l’architecture de ces systèmes de nouvelle génération que nous envisageons d’intégrer à des machines telles que Earth-2 dans le cadre de la mise en œuvre de nouvelles initiatives internationales comme EVE.

La investigación de la educación superior está a la vanguardia de los principales retos globales, innovadores de la formación de IA, computación acelerada y ciencia de datos. El cambio climático es un problema cada vez más importante, ya que en todo el mundo se observan temperaturas más calurosas, inundaciones y otras condiciones climáticas poco habituales. La próxima generación de modelos climáticos podrá transmitir el estado simulado de las superficies de la atmósfera global, oceánica y terrestre a escalas quilométricas. Esto permitirá “experimentar” planetas Tierra virtuales que simulan el pasado, el presente y el futuro. Las simulaciones imaginadas plantean grandes retos, pero superables, para la computación de alto rendimiento y el análisis de datos. Simular el cambio climático es un problema de extrapolación al predecir cosas que nunca han ocurrido. Las leyes de la física proporcionan una base para la extrapolación. Sin embargo, usar esas leyes requiere más computación de la que podemos gestionar, es decir, un modelo podría tener desde 100 000 hasta 1 000 000 líneas de código. La IA ha abierto nuevas vías para modelar el cambio climático. Puede acelerar los modelos, analizar sus resultados y hacer que los datos sean interactivos. Todo ello es clave para extraer información de forma eficaz, además de necesario para que los usuarios confíen en el modelo. Escucha al Prof. Dr. Bjorn Stevens, director general y del departamento de la atmosfera en el sistema terrestre del Instituto Max Planck de Meteorología, esbozar la arquitectura de estos sistemas de próxima generación, que imaginamos que serán compatibles con máquinas como Earth-2, posiblemente como una contribución a nuevas iniciativas internacionales, como EVE.

Hochschulforschung steht beim Schulen von Innovatoren in den Bereichen KI, beschleunigtes Computing und Datenwissenschaft vor großen und umfassenden Herausforderungen. Der Klimawandel ist ein entscheidendes Thema, das verstärkt in den Fokus rückt, da überall auf der Welt die Temperaturen steigen und Überschwemmungen und andere ungewöhnliche Klimabedingungen vermehrt auftreten. Die nächste Generation der Klimamodelle wird in der Lage sein, den simulierten Zustand der globalen Atmosphäre, der Ozeane und der Landoberflächen auf Kilometerskalen zu streamen. Damit wird es möglich sein, die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft virtueller Erden mittels Simulation erlebbar zu machen. Die geplanten Simulationen stellen große, aber überwindbare Herausforderungen für Hochleistungsrechner und Datenanalysen dar. Die Simulation des Klimawandels ist ein Extrapolationsproblem, d. h. der Vorhersage von Dingen, die noch nie geschehen sind. Die physikalischen Gesetze bieten eine Grundlage für die Extrapolation. Die Anwendung dieser Gesetze erfordert jedoch mehr Berechnungen, als wir bewältigen können. Ein Modell kann dabei zwischen 100.000 und 1.000.000 Codezeilen umfassen. KI hat neue Wege für die Modellierung des Klimawandels eröffnet. KI kann Modelle beschleunigen, ihre Ergebnisse analysieren und die Daten interaktiv machen, was für eine effektive Informationsgewinnung von entscheidender Bedeutung ist und Modelle vertrauenswürdiger macht. Hören Sie, wie Prof. Dr. Bjorn Stevens, geschäftsführender Direktor und Leiter der Abteilung für Atmosphäre im Erdsystem des Max-Planck-Instituts für Meteorologie, die Architektur dieser Systeme der nächsten Generation vorstellt, die von Supercomputern wie Earth-2 unterstützt werden sollen – möglicherweise als Beitrag zu neuen internationalen Initiativen wie EVE.

La ricerca di alta formazione è in prima linea nelle principali sfide globali: innovazione IA in ambito formativo, calcolo accelerato e scienza dei dati. I cambiamenti climatici sono una questione importante, che sta conquistando sempre più attenzione; in tutto il mondo le temperature aumentano costantemente e si verificano inondazioni e altre conseguenze metereologiche insolite. La nuova generazione di modelli climatici sarà in grado di trasmettere in streaming lo stato simulato dell’atmosfera globale, delle superfici oceaniche e terrestri in scale di chilometri, il che consentirà di “sperimentare” le Terre virtuali simulando passato, presente e futuro. Queste tipologie di simulazioni pongono sfide straordinarie, ma superabili, per il calcolo ad alte prestazioni e l’analisi dei dati. Simulare i cambiamenti climatici è un problema di estrapolazione: prevedere cose che non sono mai accadute prima. Le leggi della fisica forniscono una base per l’estrapolazione, ma l’uso di queste leggi richiede più calcolo di quanto possiamo gestire, il che significa che un modello potrebbe avere da 100.000 a 1.000.000 righe di codice. L’IA ha aperto nuove strade per modellare i cambiamenti climatici. Può accelerare i modelli, analizzarne l’output e rendere i dati interattivi, un aspetto fondamentale per estrarre efficacemente le informazioni e necessario per consentire agli utenti di fidarsi del modello. Ascolta il Prof. Dr. Bjorn Stevens, amministratore e direttore del reparto che si occupa dell’atmosfera nei sistemi terrestri presso il Max Planck Institute for Meteorology, abbozzare l’architettura di questi sistemi di nuova generazione, che prevediamo essere supportati da macchine come Earth-2, possibilmente come contributo a nuove iniziative internazionali, come EVE.

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