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Eventi climatici estremi in grado di provocare danni socio-economici sempre più gravi: non si tratta di uno scenario futuro, ma di una conseguenza attuale del cambiamento climatico. Sebbene l’impegno per mitigarne gli effetti sia urgente, sono altrettanto indispensabili delle strategie di adattamento per poter limitare i danni causati da fenomeni inevitabili (come siccità, desertificazione e inondazioni), basate su dati e modelli attendibili. Uno degli strumenti con cui l’Unione Europea potrebbe riuscire a dare un contributo è il progetto “Destination Earth” (DestinE), il cui evento di lancio si è tenuto il 30 marzo 2022, che ha come obiettivo finale quello di creare un gemello digitale della Terra che aiuti nella previsione e nella gestione dei fenomeni legati al cambiamento climatico.

Che cos’è un gemello digitale e a cosa serve?

 

Nella sua accezione più generale, un gemello digitale è “la rappresentazione virtuale, continuamente aggiornata, di una risorsa reale in funzione”. Con il termine “risorsa” possono essere indicate entità su scale differenti e in diversi ambiti: si va da un componente specifico di un macchinario fino ad un’intera fabbrica, oppure a una città o a un organo umano. In ogni caso, l’oggetto reale è sempre il “gemello fisico”, legato al suo corrispettivo digitale da vari sensori che permettono l’acquisizione continua di dati e la loro elaborazione tramite algoritmi: così è possibile ottenere informazioni su come procederà il suo ciclo vitale e prevedere danni o malfunzionamenti futuri (a livello industriale questo viene definito “manutenzione predittiva”).

Un gemello digitale può essere costruito in modi differenti a seconda dell’esigenza a cui deve rispondere. Può funzionare grazie a un modello fisico integrato nell’algoritmo, che serve a descrivere l’oggetto reale e funge da base per l’elaborazione dei dati. Se da una parte questo approccio può portare a una maggiore precisione e a un’interpretazione più chiara delle cause sottostanti un fenomeno, dall’altra comporta anche calcoli molto più complessi e dispendiosi. Un gemello digitale può, in alternativa, essere data driven: in questo caso non ci si basa su modelli fisici, ma piuttosto su metodi numerici e statistici che permettono di allenare gli algoritmi partire dai dati stessi (se questi ultimi sono di buona qualità e disponibili in grandi quantità); inoltre, può essere un ibrido tra i due modelli di funzionamento.

Se è necessario un modello fisico, questo deve descrivere sufficientemente bene l’oggetto che si vuole replicare digitalmente, assieme alle sue possibili evoluzioni, indispensabili per ipotizzare scenari futuri. Definire questo modello diventa però più complesso all’aumentare delle variabili che governano il sistema stesso. Infatti, sebbene esistano già dei gemelli digitali di automobili o di infrastrutture energetiche, come delle turbine eoliche, non ne esiste ancora uno del pianeta Terra. Come viene spiegato dalla professoressa Karen Willcox in questa conferenza sul tema dei gemelli digitali, “siamo ancora molto lontani dall’essere in grado di creare modelli della scala necessaria per descrivere il clima a livello dell’intero pianeta da qui ai prossimi decenni”.

 

Come sarà realizzato il progetto DestinE?

 

Data la complessità della sfida che DestinE dovrà affrontare, il progetto sarà articolato in fasi successive. Entro la metà del 2024 è prevista la realizzazione di due gemelli digitali che replichino e prevedano alcuni fenomeni (e quindi aiutino a prendere decisioni) in modo mirato, in particolare gli eventi climatici estremi e le strategie di adattamento al cambiamento climatico. Tutto questo sarà possibile e fruibile per i decisori politici grazie a un amplissimo “data lake”, un “luogo destinato all’archiviazione, all’analisi e alla correlazione di dati in formato nativo” (cioè non ancora elaborati), grazie a cui i gemelli digitali potranno operare, e una “core service platform” attraverso cui sarà possibile interfacciarsi. La raccolta di una così grande quantità e varietà di dati sarà possibile soprattutto grazie all’osservazione satellitare dallo spazio. Solo nell’ultima fase, che terminerà nel 2030, potrebbe essere disponibile un gemello digitale dell’intero pianeta: la sua completezza sarà determinata dal numero e dalla qualità dei gemelli digitali, dedicati alla replica di fenomeni terresti particolari che potranno essere integrati nel modello più grande.

Il progetto è ispirato ai concetti di “adattamento e resilienza” così come sono concepiti dalle Nazioni Unite: DestinE infatti si pone come obiettivo quello di essere un’importante strumento informativo e predittivo, di supporto per decisioni riguardanti la gestione di risorse che saranno scarse (come acqua, energia e cibo) e di eventi che avranno un grande impatto socio-economico, oltre che ambientale (come disastri naturali, migrazioni climatiche o condizioni climatiche estreme).