Μάθετε τι σημαίνει ψηφιακό δίδυμο και πώς το Εργαστηρίο Παράκτιας και Θαλάσσιας Έρευνας του ΙΤΕ συμμετέχει ένα πρότζεκτ που θα προβλέπει την κλιματική αλλαγή μέσα από τις ανθρώπινες δραστηριότητες και τις φυσικές διεργασίες στους ωκεανούς.
Ψηφιακό δίδυμο είναι η εικονική αναπαράσταση ή απεικόνιση ενός αντικειμένου, ενός συστήματος ή μιας διαδικασίας. Μπορείτε να το σκεφτείτε ως ένα εικονικό μοντέλο που προσομοιώνει μια φυσική διαδικασία ή ένα σύστημα. Θα μπορούσε όμως σε ένα τέτοιο σύστημα να «χωρέσει» όλη η Γη; Το 2020, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υιοθέτησε την Πράσινη Συμφωνία ως τη νέα στρατηγική ανάπτυξης για την Ευρώπη, η οποία στοχεύει να κάνει την Ένωση κλιματικά ουδέτερη ως το 2050, προωθώντας και αξιοποιώντας, μεταξύ άλλων, την ψηφιακή έρευνα και τεχνολογία στους τομείς της προστασίας του περιβάλλοντος και της αντιμετώπισης της κλιματικής αλλαγής. Μέρος των πρωτοβουλιών που εντάσσονται στην Πράσινη Συμφωνία είναι το έργο Destination Earth ή DestinE, που έχει στόχο την ανάπτυξη ενός Ψηφιακού Διδύμου της Γης (Digital Twin Earth-DTE), το οποίο θα παρακολουθεί και θα προσομοιώνει τις φυσικές και ανθρώπινες διαδικασίες και δραστηριότητες και θα προβλέπει τις επιπτώσεις τους. Όπως μεταδίδει η Καθημερινή, αυτός ο ψηφιακός πλανήτης θα λειτουργεί ως ένα εργαλείο συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων, αλλά και παραγωγής προγνώσεων για τη Γη, σε κλίμακα που ποτέ έως τώρα δεν ήταν εφικτή. Προς αποφυγήν παρανοήσεων, θα πρέπει να διευκρινίσουμε ότι δεν πρόκειται για κάποιο ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο σε κάποιον ηλεκτρονικό υπολογιστή, αλλά για ένα σύνολο συστημάτων, μοντέλων κ.λπ. που επικεντρώνονται στη λειτουργία της Γης και όχι στη φυσική της εμφάνιση.
PLANET B
Το Ψηφιακό Δίδυμο της Γης φιλοδοξεί να εκμεταλλευτεί την πρόοδο στην ψηφιακή τεχνολογία και στα μοντέλα, την τηλεπισκόπηση, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων και αλγόριθμους Τεχνητής Νοημοσύνης, για να προσομοιώσει τη Γη συλλέγοντας ψηφιακά δεδομένα και περιγράφοντας με ακρίβεια τις φυσικές και ανθρώπινες διεργασίες που την επηρεάζουν. Με τον τρόπο αυτό θα κατορθώσει να παρέχει βραχυπρόθεσμες και μακροπρόθεσμες προβλέψεις, παραδείγματος χάριν για πλημμύρες, ξηρασίες, πυρκαγιές και για την κλιματική αλλαγή. Θα συμβάλει σημαντικά στην προστασία της βιοποικιλότητας και των ωκεανών, στην ασφάλεια και στην επάρκεια υδάτινων πόρων, στην επισιτιστική ασφάλεια κ.λπ. Το DestinE θα υλοποιήσουν η Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA), το Ευρωπαϊκό Κέντρο Καιρικής Πρόγνωσης Μέσης Κλίμακας (ECMWF), ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Αξιοποίησης Μετεωρολογικών Δεδομένων (EUMETSAT) και άλλοι μεγάλοι ευρωπαϊκοί οργανισμοί.
ΓΙΓΑΝΤΙΟ ΨΗΦΙΑΚΟ ΠΑΖΛ
Η υλοποίηση του Ψηφιακού Διδύμου της Γης θα μοιάζει με τη δημιουργία ενός γιγάντιου –αλλά πολύ δύσκολου και απαιτητικού– παζλ. Θα αποτελείται ουσιαστικά από πολλά επιμέρους ψηφιακά δίδυμα, ανάμεσα στα οποία και το Ψηφιακό Δίδυμο του Ωκεανού (Digital Twin of the Ocean), το οποίο με τη σειρά του θα συναποτελείται από μικρότερα ψηφιακά δίδυμα των θαλασσών της Γης. Το Ψηφιακό Δίδυμο των ευρωπαϊκών θαλασσών θα δημιουργηθεί στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου ILIAD (Ιλιάδα), για την υλοποίηση του οποίου θα εργαστούν πενήντα έξι ακαδημαϊκά-ερευνητικά ιδρύματα, ιδιωτικές εταιρείες τεχνολογίας, βιομηχανικοί εταίροι και τελικοί χρήστες του παράκτιου και του θαλάσσιου χώρου από δεκαοκτώ χώρες της Ευρώπης, της Μέσης Ανατολής και της Βόρειας Αφρικής.
Μεταξύ των κεντρικών εταίρων του έργου είναι το Εργαστήριο Παράκτιας και Θαλάσσιας Έρευνας του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), το οποίο θα υλοποιήσει και θα τοποθετήσει στο παζλ το Ψηφιακό Δίδυμο της Θάλασσας της Κρήτης. Το Εργαστήριο θα ασχοληθεί με την ανάπτυξη και την εφαρμογή επιχειρησιακών προγνωστικών μοντέλων, με την ανάλυση παρατηρήσεων και την ανάπτυξη μεθόδων Τεχνητής Νοημοσύνης. Ο τελικός σκοπός είναι η αναγνώριση και η πρόγνωση ακραίων φαινομένων και μοτίβων συμπεριφοράς των ωκεανογραφικών παραμέτρων (κύματα, ρεύματα, αλατότητα, θερμοκρασία κ.ά.).
Το Ψηφιακό Δίδυμο της Θάλασσας της Κρήτης θα αποτελέσει η υπηρεσία Coastal Crete, που ήδη λειτουργεί το εργαστήριο, η οποία θα αναβαθμιστεί. Αυτή τη στιγμή, το Coastal Crete είναι ένα σύνολο ωκεανογραφικών μοντέλων που είναι τοποθετημένα, ενεργοποιημένα και ρυθμισμένα να λειτουργούν για τη θαλάσσια περιοχή γύρω από την Κρήτη. «Σε αυτά τα συστήματα θα ενσωματωθούν δεδομένα παρακολούθησης ωκεανογραφικών μεταβλητών που θα συλλεχθούν από νέας τεχνολογίας αισθητήρες, που θα κατασκευάσουν οι τεχνολογικοί εταίροι του ILIAD και οι οποίοι θα εγκατασταθούν στην παράκτια περιοχή της Κρήτης σε συνεργασία με το εργαστήριο», εξηγεί ο δρ Νίκος Καμπάνης, διευθυντής Ερευνών, επικεφαλής του Εργαστηρίου Παράκτιας και Θαλάσσιας Έρευνας. Ανάμεσα στα όργανα καταγραφής που θα παραλάβει το εργαστήριο θα είναι ένας κυματογράφος και ένας ρευματογράφος, ενώ θα αξιοποιήσει πληροφορίες και δεδομένα από σόναρ, μίνι υποβρύχιο, δορυφορικά συστήματα. «Θα χρησιμοποιήσουμε δεδομένα που συλλέγουμε επιτόπου, μέσα από δίκτυα παρακολούθησης που χρησιμοποιούν αισθητήρες, και εξ αποστάσεως, μέσω τηλεπισκόπησης», σημειώνει ο επικεφαλής του εργαστηρίου. Το πιλοτικό Ψηφιακό Δίδυμο Κρήτης θα δίνει έμφαση στην ωκεανογραφική πρόγνωση και στη θαλάσσια ρύπανση.
Το εξαιρετικά ενδιαφέρον είναι ότι αυτά τα δεδομένα, αφότου φιλτραριστούν και γίνει επεξεργασία τους, μπορούν να συνδυαστούν με προγνωστικά μοντέλα, ώστε να βελτιστοποιήσουν τη λειτουργία τους. «Όταν ένα προγνωστικό μοντέλο ξεκινά να λειτουργεί, συνήθως χρειάζεται αρχικά δεδομένα που συλλέγουμε μέσω παρατήρησης. Καθώς το μοντέλο προχωρά στην πρόγνωση για τη χρονική στιγμή που έχουμε ορίσει, ταυτόχρονα ένα δίκτυο παρακολούθησης καταγράφει τι πραγματικά συμβαίνει τη στιγμή για την οποία έχουμε ζητήσει την πρόγνωση. Αυτό μας επιτρέπει να διορθώνουμε το μοντέλο μας. Έτσι λειτουργεί η αλληλεπίδραση, κάνουμε συνδυασμό μοντέλων και παρατηρήσεων πεδίου, είτε επιτόπιων είτε μέσω τηλεπισκόπησης, ώστε να πετυχαίνουμε καλύτερο αποτέλεσμα στην πρόγνωση», διευκρινίζει ο δρ Καμπάνης.
Το Coastal Crete, που θα αποτελέσει το πρώτο ελληνικό ψηφιακό δίδυμο της θάλασσας, θα παρέχει επίσης υπηρεσίες προς τελικούς χρήστες. Για παράδειγμα, πληροφόρηση για ασφαλή χρήση του θαλάσσιου χώρου, λεπτομερείς προγνώσεις και συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης ή αντιμετώπισης περιβαλλοντικών κινδύνων (ακραίοι κυματισμοί και επιπτώσεις σε εγκαταστάσεις). Επίσης, μπορεί να καταρτίσει προτεινόμενα δρομολόγια πλοίων (π.χ. Αθήνα-Ηράκλειο) ελάχιστου αποτυπώματος άνθρακα ανάμεσα στις εγκεκριμένες από το Υπουργείο Ναυτιλίας ρότες. Το εργαστήριο άρχισε ήδη επαφές για τη δημιουργία ενός δικτύου/ομάδας σκέψης τελικών χρηστών, για να συμβάλουν με την εμπειρία τους στις επιχειρησιακές προδιαγραφές τέτοιων υπηρεσιών.
ΔΙΑΔΡΑΣΤΙΚΗ ΠΛΑΤΦΟΡΜΑ
Το Ψηφιακό Δίδυμο του Ωκεανού αναμένεται να παραδοθεί το 2027, μέσω μιας διαδραστικής ψηφιακής πλατφόρμας. Για την ολοκλήρωσή του θα εγκατασταθούν νέοι, καινοτόμοι αισθητήρες σε θαλάσσιες περιοχές της Ευρώπης όπου υπάρχει έλλειψη δεδομένων και θα υλοποιηθούν δώδεκα επιμέρους ψηφιακά δίδυμα (ανάμεσά τους αυτό της Κρήτης), καθένα από τα οποία θα έχει διαφορετική θεματική έμφαση, όπως ενέργεια, βιοποικιλότητα, υδατοκαλλιέργειες κ.ά. Θα αναπτυχθούν ταυτόχρονα μοντέλα προσομοίωσης της κατάστασης και της ποιότητας του θαλάσσιου περιβάλλοντος σε ευρωπαϊκό επίπεδο και αλγόριθμοι Τεχνητής Νοημοσύνης για την αναγνώριση μοτίβων στα ωκεανογραφικά και κλιματικά δεδομένα και στην πρόγνωση μεταβολών σε βάθος χρόνου. Το Ψηφιακό Δίδυμο του Ωκεανού θα προσφέρει επίσης πρόσβαση σε δεδομένα και υπηρεσίες μέσω της εικονικής και της επαυξημένης πραγματικότητας. Οι υπηρεσίες αυτές θα είναι επιχειρησιακές προγνώσεις κατάστασης θάλασσας, ακραίων φαινομένων, κλιματικής αλλαγής και επιπτώσεων στη θάλασσα, προσομοίωση διαφορετικών σεναρίων (what-if-scenarios) ανθρωπογενών παρεμβάσεων και φυσικών μεταβολών των ωκεανογραφικών παραμέτρων, έγκαιρη προειδοποίηση (π.χ. σε θαλάσσια ρύπανση).
