세계를 선도하다! 국가의 가장 중요한 무기인 '환'은 어떻게 만년 후의 지구를 시뮬레이션할 수 있을까?

지구의 생명을 시뮬레이션할 수 있는 실험실에서 무엇을 할지 생각해 본 적이 있나요? 공룡이 어떻게 생겼는지 보려면? 아니면 장엄한 유럽의 발견 시대를 경험하시겠습니까? 아니면 지금으로부터 수백만 년 후의 지구를 엿볼 수도 있나요?

말할 것도 없이, 당신의 이러한 아이디어는 가까운 시일 내에 실현될 가능성이 매우 높습니다. 오늘은 새로운 국가무기 '환'에 대해 소개하겠습니다.

2021년 중국과학원 대기물리연구소는 '지구 시스템 수치 시뮬레이션 장치'를 우리나라에 기증할 예정입니다. 이 장치의 이름은 '환'입니다.

사실 미국은 이에 앞서 관련 실험을 한 적이 있고, 연구 중인 프로젝트도 지구 시뮬레이션이었지만 그 과정이 순조롭게 진행되지는 않았던 것 같다.

미국은 1991년 9월 애리조나 사막에 '바이오스피어 2' 생태연구소를 설립했다. 완전히 밀폐된 환경에서 동물, 식물, 공기, 토양이 자연의 냉방에 미치는 영향을 연구하고 지구의 생태학적 법칙을 더 잘 이해하기 위한 목적으로 8명의 과학자가 이번 실험에 참여했습니다.

하지만 이 실험은 실패로 끝났습니다. 여기에는 여러 가지 이유가 있으므로 여기서는 자세히 설명하지 않겠습니다. 그러나 이번 실험을 통해 인류는 계속해서 지구의 생태환경을 함부로 파괴한다면 미래는 앞으로 나아가기 어렵다는 사실을 세계로 깨닫게 되었습니다.

실험에 과학자를 투입하는 것은 불가능하므로 지구의 디지털 시뮬레이션을 만드는 것이 좋습니다. 그 이후로 최근 우리나라에서 '지구시스템 시뮬레이션 장치'에 관한 새로운 소식이 발표되었는데, 그것이 정확히 무엇인가?

'Huan'을 이해하기 전에 먼저 그것이 어디에서 유래되었는지 살펴 보겠습니다.

2016년 체결된 '파리 협정'에서는 모의 '지구'를 실험실에 배치한 후 내부의 모든 변화를 지구 시스템 시뮬레이션 장치로 계산하고 궁극적으로 다양한 이산화탄소의 변화를 계산할 것을 제안했습니다. 이러한 상황에서 "지구"의 자연계는 지구의 미래 생태 환경에 적합한 온도 기준을 달성하기 위해 어떻게 반응할까요? 여기서 말하는 '지구'는 우리가 살고 있는 푸른 별이 아니라 다양한 수학적, 물리적 공식으로 구성된 '디지털 지구'이다.

과학자들은 공기, 강, 호수와 바다, 산, 얼음과 눈, 번성하는 생명체 등 지구상의 모든 유기물과 심지어 무기물까지 간단히 다섯 개의 원으로 나눌 수 있다고 믿습니다. . : 대기권, 수권, 빙권, 암석권, 생물권.

지구에 사는 사람들은 각 원이 가져오는 변화를 느끼는 동시에 자연 변화의 몇 가지 법칙을 요약하고 수학 공식을 사용하여 표현할 수도 있습니다.

그래서 '지구 시스템 시뮬레이션 장치'가 탄생한 것입니다. 지구를 디지털화한 후, 특정 순간의 데이터만 입력하면 그 순간 지구에서 무슨 일이 일어나고 있는지 관찰할 수 있습니다. . 그러면 인간은 슈퍼컴퓨터의 대규모 계산을 통해 지구 진화의 법칙을 얻을 수 있고, 심지어 과거를 재현하고 현재를 시뮬레이션하고 미래를 예측할 수도 있습니다.

이렇게 말했지만 중국의 '환'은 무엇을 이룰 수 있을까?

사실 저도 이 이름을 처음 들었을 때 '환'이 무슨 뜻인지 굉장히 헷갈렸어요.

이름에 대한 공식적인 이유는 밝히지 않았지만 네티즌들의 크라우드 펀딩이 아닐까? 물론 '환'이라는 단어는 광대한 지역, 즉 전 세계를 의미합니다. 그 이름은 또한 그 기능을 설명합니다. 그것은 "지구"를 시뮬레이션하는 "전 세계"를 시뮬레이션하는 것이 아닙니다.

미국과 달리 우리나라의 시뮬레이션 시스템에서는 '실제 사람'이 들어가서 실험을 수행할 필요가 없으며, 과학자들이 배경에서 손가락을 움직여 데이터를 입력하기만 하면 됩니다.

그러나 사실은 물론 제가 말한 것처럼 간단하지 않습니다. "Huan"은 지구 시뮬레이션 시스템을 구축해야 할 뿐만 아니라 최대 3km, 거대한 데이터베이스와 데이터 시각화 시스템, 그리고 많은 인프라 구성으로 인해 그 뒤에 있는 작업량이 엄청나고 수동으로 해결할 수 없습니다.

'Huan'은 베이징 화이러우에 위치할 예정이며, 향후 완성되면 최신 기술 수준을 활용하고 모의 지구를 핵심으로 다차원적인 개발을 진행하게 된다. 우리나라의 지구시스템 과학연구.

우리나라는 이 측면에서 뒤늦게 시작했지만 "Huan"은 여전히 ​​우리나라가 독자적으로 개발한 수치 시뮬레이션 소프트웨어 시스템을 사용하고 있으며 완벽한 시뮬레이션 생태 과정과 세계 최고의 수준에 도달하는 해상도를 갖추고 있습니다. 그리고 여러 측면에서 지구의 다양한 원 사이의 상호 작용을 충분히 고려합니다. 앞으로는 “날씨, 빙하, 육지 등”의 변화가 더욱 시뮬레이션될 것입니다.

즉, "Huan"은 우리를 위해 지구를 시뮬레이션하는 것 외에도 날씨, 빙하 녹는 것, 지진, 심지어 화산 폭발까지 정확하게 예측할 수 있습니다.

하지만 '환'의 내부 데이터가 아무리 강력하더라도 결국 시뮬레이션 시스템이기 때문에 그에 맞는 좋은 슈퍼컴퓨터가 없으면 작동하지 않습니다.

중국 과학자들은 '환'을 위해 특별히 국산 슈퍼칩과 고성능 컴퓨터를 개발했다. 그 성능은 터무니없을 정도로 강력하다. 그 성능은 전 세계 72억 명이 중단 없이 컴퓨터를 사용하는 것과 맞먹는다. 4년 동안 동시에 컴퓨팅. 특수한 '실리콘큐브' 데이터베이스는 80PB의 저장공간을 갖고 있어 13개 국립도서관의 모든 자료를 담을 수 있다.

앞서 소개한 내용을 통해 우리가 살고 있는 지구는 서로 밀접하게 연결된 원들로 구성된 복잡한 생태계라는 것을 알 수 있습니다. 지구 시뮬레이션 시스템은 진정성입니다. 그것이 충분히 현실적일 때에만 우리는 각 순환의 모든 과정을 정확하게 기술할 수 있고, 우리가 상상하는 "과거를 시뮬레이션하고 미래를 내다보는 것"을 달성할 수 있습니다.

국가의 종합적인 국력을 반영하여 지구 시뮬레이션 장치는 전 세계 과학자들이 자체 연구 모델을 개발하도록 이끌었습니다. 예를 들어, 최근 진행된 제6차 국제 결합 모델 비교 프로젝트에는 전 세계 33개 기관이 참여하여 약 112개의 기후 모델 버전을 제공했습니다.

즉, 현재 전 세계적으로 기후 시뮬레이션 모델 경쟁이 매우 치열하지만, ​​지구 시스템 시뮬레이션을 제공할 수 있는 국가는 미국, 중국, 일본 등 일부 국가뿐입니다. . 'China'라는 두 글자가 눈에 띄게 포함되어 있는 것을 보셨나요? 이는 우리나라의 지구 시뮬레이션 시스템이 이미 세계 최고 수준임을 의미합니다.

이번에 중국이 개발한 지구 시스템 모델 CAS-ESM은 지구 시뮬레이션 연구소 'Huan'의 핵심 소프트웨어로, 다른 소프트웨어에 비해 CAS-ESM은 지구 식생, 생산성 등을 더 잘 예측할 수 있습니다. 값은 시뮬레이션이 훨씬 좋습니다.

다유는 비록 우리의 '환'이 아직 정식으로 탄생하지는 않았지만 수많은 데이터 비교를 통해 우리의 국가무기가 매우 강력하다는 것을 입증했다고 믿습니다.

하지만 그토록 많은 에너지를 투자한 후안이 공룡의 모습을 보는 데에만 에너지를 쓸 수는 없겠죠? 그렇다면 그것은 미래의 삶에서 어떤 역할을 하게 될까요? 모든 사람을 위한 지구 시뮬레이션의 실용성을 분석하겠습니다.

우리나라는 오랫동안 대규모 에너지 절약과 배출 감소, 새로운 에너지원 개발뿐만 아니라 지속적인 조림과 탄소 포집, 저장. 목표는 이산화탄소 배출과 흡수 사이의 균형을 유지하여 "탄소 배출 제로"를 달성하는 것입니다.

이러한 단계를 완료하려면 일부 데이터를 기반으로 간단한 계산을 수행할 수는 없습니다. 이때 지구 시스템 시뮬레이션 장치가 유용합니다.

『환』은 현재 지구의 다양한 구성요소, 특히 생태계 진화가 기후에 미치는 영향을 종합적으로 고찰할 수 있다. 이는 앞서 언급한 미국의 '바이오스피어2(Biosphere 2)'와 유사하다. 그들은 모두 기후 변화를 연구하기 위해 환경을 시뮬레이션하지만 "Huan"의 연구 범위는 더 넓습니다.

게다가 최근 지구 온난화로 인한 이상기후 현상이 늘어나고 있다는 사실을 눈치채셨나요? 태풍, 폭우, 가뭄, 더위와 추위를 오가는 기온. 가끔 우리 옆 도시에는 비가 많이 내리기도 하지만 이곳은 맑습니다. 이처럼 갑작스럽고 크게 변화하는 날씨는 지구 온난화의 문제입니다.

이러한 극단적인 날씨를 통제할 수는 없지만 일기예보처럼 예측할 수는 있습니다.

그러나 일기 예보는 거의 신뢰할 수 없다는 것을 모두가 알고 있지만 "Huan"이 탑재된 고성능 컴퓨팅은 초고성능 컴퓨팅 성능으로 데이터 계산을 강력하게 지원합니다. 패턴의 해상도. 즉, "Huan"은 기상이변과 기후현상을 정확하게 예측할 수 있으며 정교하고 완전한 모델을 사용하여 기상 신호를 보다 포괄적으로 포착하여 기상이변에 대한 우리나라 방어에 또 다른 벽을 추가할 수 있습니다.

그리고 세계가 발전함에 따라 도시화로 인한 오염은 점점 더 심각해지고 있습니다. "Huan"이 완성되면 고정밀 대기 오염 분류를 수행하고, 대기 중 화학 성분 방출을 시뮬레이션하고, 금속을 시뮬레이션하여 오염 원인을 추적하게 됩니다.

즉, '환'은 시뮬레이션을 통해 어느 회사가 오염물질을 배출하고 있는지 알아낼 수 있다는 것이다.

전체적으로 '환'은 지구의 비밀을 탐구하는 것부터 환경 오염을 통제하는 것까지 우리나라의 포괄적인 과학 발전을 촉진할 것입니다. 그러나 그 등장으로 인해 우리는 확실히 더 많은 말을 할 수 있게 될 것입니다. 글로벌 기후 문제.

올해 중국과학원은 '환'이 곧 완성될 것이라고 발표했습니다. 이는 우리에게 '대국의 중요한 무기'가 될 뿐만 아니라 더 많은 생태를 가져올 것입니다. 그리고 모든 인류를 위한 환경 연구.

'환'의 특수성은 앞서 언급한 공룡시대, 항해시대, 심지어 수만년 후의 지구까지 시뮬레이션할 수 있다는 점이다. '환'으로 실현될 예정이어서 함께 데뷔할 수 있기를 기대한다.