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地球数字孪生是一个误导性术语，计算机模型始终是现实的简化表示

人工智能学家  · 公众号  · AI  · 2024-12-08 16:43

正文


“地球数字孪生”这一术语创造了一种想法，即我们拥有一个高度精确的地球虚拟副本，使研究人员能够预测未来最复杂的气候发展和极端自然事件。事实上，这种复制品——或地球系统的模型表示——是欧盟资助的“目的地地球”项目的目标。这项旗舰计划于 2022 年启动，是欧盟委员会为实现绿色协议所作努力的重要支柱——但并非没有受到批评。“我们最近看到了关于这个主题的各种高度批评的论文和报告，我们正在加入这场讨论，”约翰内斯古腾堡美因茨大学 (JGU) 的罗伯特雷内克教授说。
在《社会环境系统建模》杂志发表的一篇文章中，雷内克和他的合著者指出，“地球数字孪生”一词缺乏明确的定义，可能会产生误导。雷内克说：“我们星球的所有数字表示都是模型表示。因此，它们将永远脱离现实——因为地图永远无法完全复制它所描绘的土地。”作为地球系统建模领域的专家，这位美因茨的地球科学家重视新的详细模拟模型，将其作为以其他方式无法实现的方式审问和评估世界理论的工具。但与此同时，需要新的方法和方法来确保这些模型得到适当的使用和解释。
欧盟“目的地地球”倡议助力适应气候变化
目的地地球 (DestinE) 是欧盟委员会的一项旗舰计划，旨在开发一个高精度的地球数字模型——我们这个星球的数字孪生。它基于欧洲高性能计算机 (EuroHPC)，包括芬兰的 LUMI 超级计算机，以及人工智能能力。DestinE 目前正在创建多个数字复制品，涵盖地球系统的各个方面。到 2030 年，地球的完整数字复制品应该可用，这将有助于更准确地监测和预测气候变化和自然灾害的影响，并支持设计适应战略和缓解措施。数字孪生概念也已进入其他领域：德国联邦测绘和大地测量局目前正在制作德国的数字智能 3D 图像，德国莱茵兰-普法尔茨州正在开展数字“水文孪生”项目。
误导性术语，指无法真实再现现实 / 理解世界与科学建模之间的差异
罗伯特·雷内克教授和他的两位合著者——英国布里斯托大学的弗朗西斯卡·皮亚诺西教授和波茨坦大学的亚历山大·冯·洪堡教授托尔斯滕·瓦格纳认为“地球数字孪生”这个术语有问题且不合适，因为“这意味着我们可以创建一个数字表示，使我们能够以任何所需的准确度和精确度对地球系统的结构特性进行压力测试”，正如他们在《社会环境系统建模》论文中指出的那样。然而事实并非如此，“因为每个模型都是对现实的简化，它的创建需要简化假设，而这不可避免地会导致不确定性”，研究人员继续说道。“因此，我们建议不要使用地球数字孪生这个术语”，雷内克说。
投资方法以确保模型和数据的适当使用
Reinecke 和他在 JGU 地理研究所的团队正在研究涵盖整个地球的模型，他理解欧盟倡议的动机。模拟模型是出色的数字实验室，允许研究人员以在现实世界实验中无法实现的方式询问和检查他们对世界的假设。然而，根据 Reinecke 的说法，创建具有更高分辨率的新模型不一定会带来知识和结果的改进。此外，新的复杂模型需要新的方法，以便研究人员能够应用它们。模拟模型通常需要反复运行，数千次到数百万次，以便了解模型的工作原理以及哪些因素发挥作用——例如，某些输入数据是否对模型结果有特定影响。“我们需要投资新的方法和方法，以确保我们适当地使用它们。我们已经勾勒出初步想法，我和我的团队将在未来继续努力。”
最后，Reinecke 和他的合著者提出了一个问题：地球的数字孪生本身是否可能存在风险，因为“将自然视为机器的还原论观点”可能会导致民主原则的侵蚀，“因为它们最终可能被用作政治辩护和控制的工具。”在这方面，作者引用了受委托绘制完美地图的地图制作者的警示故事。正如他们在《社会环境系统建模》一书中所说： “这样的地图和现实的完美数字表示一样不可能。科学家和决策者都不应该陷入这种谬论。”

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