Земля продолжает нагреваться, и Австралии предстоит принять важные решения. Например, где разместить инфраструктуру солнечной и ветровой энергетики, чтобы надёжно снабжать австралийцев электричеством? Как обеспечить производство продуктов питания и водоснабжение? Стоит ли инвестировать в строительство крупных плотин для повышения устойчивости к засухе или в улучшение мер по смягчению последствий наводнений при более интенсивных осадках?
Выбор наилучшего пути вперёд зависит от наличия надёжной и подробной информации о том, как ветер, вода и солнечный свет будут вести себя в будущем. Эту информацию предоставляют климатические модели — масштабные компьютерные симуляции Земли, основанные на фундаментальных законах физики и содержащие всё: от солнечной радиации, углеродного цикла и облаков до циркуляции океана в математических уравнениях.
Для запуска этих моделей требуются самые мощные компьютеры — также известные как суперкомпьютеры, а также большие объёмы памяти для хранения результатов моделирования, которые могут использовать правительства, предприятия и учёные.
Однако сейчас суперкомпьютеры Австралии отстают от мировых лидеров — и это представляет серьёзный риск для нашей способности смягчать последствия изменения климата и адаптироваться к нему.
Что такое суперкомпьютер?
Суперкомпьютер отличается своими вычислительными мощностями и способностью выполнять огромное количество вычислений за очень короткое время.
В Австралии есть два основных национальных суперкомпьютера для исследований: Gadi и Setonix.
Gadi, расположенный в Национальной вычислительной инфраструктуре при Австралийском национальном университете в Канберре, является основным компьютером, используемым для климатических вычислений в Австралии. Он содержит огромное количество компьютерных чипов, известных как центральные процессоры (ЦП) и графические процессоры (GPU). У него более 250 000 ЦП и 640 GPU. Именно ЦП сделали Gadi предпочтительным австралийским компьютером для климатических исследований.
Сравните это с моим скромным Macbook Pro M3, который оснащён 11 ЦП и 12 GPU, и вы поймёте, почему Gadi называют суперкомпьютером.
Между суперкомпьютингом и климатическим моделированием всегда существовала тесная связь, причём климатические модели постоянно совершенствовались по мере того, как учёные получали доступ к более мощным суперкомпьютерам.
Секрет заключается в возможности разделить Землю на более мелкие части и добавить больше важных процессов, влияющих на погоду и климат. Это повышает надёжность результатов моделирования.
В то время как большинство климатических моделей делят Землю на сетку квадратов размером примерно 100 км, наиболее продвинутые глобальные климатические модели сегодня имитируют поведение атмосферы Земли, океана, суши и льда, используя сетку всего в несколько километров. Это похоже на переход от зернистого чёрно-белого телевидения к ультравысокой чёткости.
Для этого требуются самые передовые суперкомпьютеры. К ним относятся LUMI в Европе и Frontier в Соединённых Штатах.
Эти большие машины — не просто инструменты для учёных-климатологов. Они также лежат в основе оперативного предоставления климатической информации всем слоям общества, защищая имущество и жизни в этом процессе.
В Европейском союзе только что была разработана система климатического моделирования километрового масштаба для социальных приложений. Известная как «Цифровой двойник адаптации к изменению климата», она представляет собой значительный шаг вперёд в нашем понимании того, как изменение климата повлияет на Землю, и нашей способности реагировать на него.
Так как же Австралия справляется в стремлении иметь суперкомпьютер, который может производить наилучшую климатическую информацию для обеспечения будущего нашей страны?
Суперкомпьютер Gadi в настоящее время занимает 179-е место в мире. В 2020 году, когда он был представлен, он занимал 24-ю позицию. Для сравнения, суперкомпьютер Frontier занимает 2-е место, а суперкомпьютер LUMI — 9-е. Возглавляет список суперкомпьютер El Capitan в США.
В мае 2025 года федеральное правительство объявило о выделении 55 миллионов долларов на обновление Gadi. Это примерно две трети финансирования, которое он получил для своего предыдущего обновления в 2019 году, и приведёт лишь к умеренному увеличению наших возможностей в области климатических вычислений — значительному отставанию от остального мира.
Это ставит Австралию в невыгодное положение, когда дело доходит до планирования будущего.
Но почему мы не можем просто использовать более продвинутые модели и суперкомпьютеры, разработанные в других странах?
Во-первых, помимо нашей собственной глобальной модели ACCESS, все климатические модели созданы в Северном полушарии. Это означает, что они откалиброваны для успешной работы там, с ограниченным вниманием к нашему региону.
Во-вторых, для принятия взвешенных решений о будущем Австралии требуется, чтобы мы были самодостаточными, когда дело доходит до моделирования климатической системы с использованием сценариев, определённых нами и актуальных для нашего региона.
Это недавно стало очевидным в связи с сокращением финансирования климатических наук в США.
Короче говоря, для принятия взвешенных решений о нашем будущем требуется самодостаточность в климатическом моделировании. У нас фактически есть программное обеспечение (сама модель ACCESS), но текущие и планируемые суперкомпьютерные и информационные инфраструктуры для её запуска просто устарели.
Пришло время подумать масштабно и объединить возможности существующего климатического моделирования с новыми возможностями искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения для создания «цифрового двойника» Австралии.
С погодой и климатом в основе цифровой двойник может обеспечить прямую интеграцию новых крупных особенностей Австралии, таких как её экосистемы, города и энергетические и транспортные системы.
Стоимость такого объекта, а также необходимость исследований и операций для его создания высока. Но стоимость плохих решений, основанных на устаревшей информации, может быть ещё выше.