NVIDIA 創業者/CEO ジェンスンファン氏、気象変動や気候予測には「AIによるシュミレータ、計算能力、デジタルツインが必要」と先進技術を語る

2023年7月6日 By ロボスタ編集部

NVIDIAの創業者/CEOのジェンスンフアン氏は、2023年7月3日に行われた「Earth Virtualization Enginesイニシアチブ」のベルリンサミットの基調講演で、「AIとアクセラレーテッドコンピューティングは、気候研究者が気候の研究のブレークスルーを達成するために必要な奇跡を実現するのに役立つだろう」と語った。

気候研究者が目標を達成するために起こすべき「3つの奇跡」について説明

ベルリンにあるハルナックハウスで、フアン氏は180人の出席者に向けて

NVIDIA 創業者/CEO ジェンスンフアン氏

Richard Feynman氏はかつて、『私に創造できないものは、私には理解できない』と言いました。それが、気候モデリングが非常に重要である理由です。そして、みなさんの仕事は政策立案者や研究者、産業界にとって極めて重要なのです

と述べた。
この作業を進めるため、「Earth Virtualization Enginesイニシアチブ」ベルリンサミットには気候予測のためにAIとハイパフォーマンスコンピューティングを活用する参加者が世界中から集まった。

講演の中でフアン氏は、気候研究者が目標を達成するために起こすべき 3つの奇跡について

NVIDIA 創業者/CEO ジェンスンフアン氏

最初に必要とされる奇跡は、気候をいかに速く、高い解像度 (わずか数平方キロメートル規模) でシミュレーションすることです。そして、2つ目は、膨大なデータを事前に計算する能力です。3つ目は、政策立案者、企業、研究者の手に渡すために、NVIDIA Omniverseを使ってすべてのデータをインタラクティブに可視化する能力です。

と説明し、Earth-2への取り組みを通じて気候研究者や政策立案者と協力する NVIDIAの試みについても触れた。

気候と気象イノベーションの次の波

「EVE」として知られる「Earth Virtualization Engines イニシアチブ」は、気候科学、HPC、AIに焦点を当てたデジタルインフラを結集した国際的なコラボレーション。地球を持続的に管理するために、初めてキロメートル単位の気候情報を簡単にアクセスできるようにすることを目的としている。

フアン氏は「Earth-2とEVEが完璧なタイミングで出会えたのは、Earth-2が3つの基本的なブレイクスルーに基づいていたからです」とも述べている。

このイニシアチブは2.5kmの解像度で調整された気候予測を提唱し、進歩のペースを加速させることを約束している。これは非常に大きな挑戦だが、過去25年間の膨大な進歩の上に成り立っており、ICON、IFS、NEMO、MPAS、WRF-Gなどを含め、アクセラレーテッドコンピューティングの恩恵を受けているアプリケーションは多数存在し、今後さらに増えていくだろう。

NVIDIA GH200 Grace Hopper Superchipは、巨大スケールのAIおよびHPCアプリケーション向けにゼロから設計された画期的なアクセラレーテッドCPUとなっている。テラバイト級のデータを実行するアプリケーションに対して、最大10倍の高性能を実現する。

NVIDIAは、これらのチップを大量に接続することで、気候研究の最先端である研究者の作業を加速させる電力効率の高いシステムを提供することができる。それについてフアン氏は「ソフトウェアからすると、巨大なプロセッサのように見えます」と述べている。

フアン氏は、研究者が膨大な量のデータを迅速に活用し、理解を深めることができるよう、物理ベースの機械学習モデルを構築、トレーニング、ファインチューニングするためのオープンソースのフレームワークであるNVIDIA Modulusと、グローバルなデータ駆動型の気象予測モデルである FourCastNetについて、また、最新のAI駆動型モデルが実世界のデータからどのように物理を学習できるのかについても語った。

FourCastNetは、生のデータのみを使用して複雑な気象パターンを支配する原理を学習することができる。また、地球の自転が嵐に与える影響である「コリオリの力」をモデル化することで、2017年8月にテキサス州とルイジアナ州に上陸し、壊滅的な洪水と多くの死者を出したハリケーンハービーの進路を正確に予測できたことを示した。

Predicting Extreme Weather Risk Three Weeks in Advance With FourCastNet

このようなモデルは、従来のシミュレーションによって作成された定期的な「チェックポイント」に接続することで、より詳細で長期的な予測が可能となる。続いてフアン氏は、NVIDIA GPU上で動作する FourCastNetアンサンブルのモデルの一部が、前例のない北アフリカの熱波を予測する様子を実演した。

ModulusでFourCastNetを実行することでNVIDIAは、1,000のアンサンブルメンバーの21日間の気象軌跡を、これまで1つのアンサンブルに要していた時間が10分の1に、エネルギー消費では1,000分の1で生成することができたとしている。

NVIDIAのテクノロジは、Amazonの倉庫から密集した都市環境における5G信号の伝搬方法まで、ますます複雑化するシステムのインタラクティブなモデルを作成できるデジタルツインによって、こうした知識すべてをより身近なものにすることを約束するとしている。

続いてフアン氏は、クラウド上の地球規模の気候データを高解像度で、インタラクティブに可視化し、地球全体からベルリンの詳細までズームインして見せ、「このアプローチは、ベルリン、東京、ブエノスアイレスといった多様な場所の気候や天候を予測するのに有効である」とも語った。

Interactive Visualization of High-Resolution, Global-Scale Climate Data in the Cloud

地球：最後のフロンティア

このような課題に対応するためフアン氏は、NVIDIAがAIモデルのトレーニング、物理的問題のシミュレーション、インタラクティブなビジュアライゼーションのために、より強力なシステムを構築していることを説明。

フアン氏は「これらの新しいタイプのスーパーコンピューターは、稼働し始めたばかりです。これは、想像できる限り最新のコンピューティング技術です」と講演の最後に語り、講演の終わりにはこの分野の主要な研究者に感謝の意を表し、

NVIDIA 創業者/CEO ジェンスンフアン氏

地球、最後のフロンティア、これがEVEの航海です。気候モデリングのためにコンピューティングの限界を押し広げ、地球の明日への緩和と適応の影響を今日に知らせるために、地球規模からローカルまでの気候状態を研究するための新しい手法と技術を追求することであり、誰も行ったことのないことを果敢に挑戦することが使命です。

とEVEのミッションステートメントを提案した。