La Terra ha bisogno di un gemello digitale
“L’essenza della scienza è capire i propri errori”. Testarli, correggerli. Riformulare le ipotesi. Secondo Saul Perlmutter – Nobel per la fisica nel 2011 per aver scoperto che l’espansione dell’universo è in accelerazione – è solo a partire da questa comprensione che comincia il progresso scientifico. Correggere alcuni errori, partire da lì per una comprensione migliore dei fenomeni può essere estremamente costoso in termini di risorse e di tempo. Naturalmente, sarebbe un vantaggio enorme poter commettere tutti gli errori del mondo senza pagarne le conseguenze, avere un simulatore, un gemello digitale, un “digital twin” per affrontare le sfide più complesse che la nostra società ha davanti – come per esempio quella della sostenibilità ambientale. La buona notizia è che questo digital twin ora esiste. E che abbiamo la possibilità, adesso, di progettarne il miglior impiego possibile.
Facciamo un passo indietro e partiamo dalle definizioni. Secondo i consulenti di McKinsey, “un digital twin è la rappresentazione digitale di un oggetto fisico, di una persona o un processo, contestualizzati nella versione digitale del loro ambiente. I digital twin possono aiutare le organizzazioni a simulare situazioni reali e le loro evoluzioni, consentendo di prendere decisioni migliori” (https://www.mckinsey.com/featured-insights/mckinsey-explainers/what-is-digital-twin-technology). In altre parole, parliamo di modelli virtuali che possiamo studiare, testare, stressare per valutare le possibili conseguenze di ciò che ci accingiamo a fare. Il digital twin di un muscolo cardiaco consentirà a un’équipe medica di valutare il possibile esito di un intervento chirurgico prima ancora di eseguirlo; quello di un sistema infrastrutturale permetterà di prevedere con enorme accuratezza le necessità di interventi e di pianificare la manutenzione ottimale; quello di una linea di produzione aiuterà a migliorare il prodotto finale, a ridurre il rischio di infortuni degli operai, a ottimizzare le operazioni logistiche… Le applicazioni industriali sono evidenti. Secondo un recente studio del World Economic Forum (Why manufacturers should use digital twins for sustainability not just productivity), per ora l’industria manifatturiera ha imparato a sfruttare i gemelli digitali per il miglioramento del processo produttivo attraverso la riduzione dei costi e il miglioramento dell’efficienza. “Ciò ha spesso effetti collaterali positivi, anche se trascurati. Le nuove operazioni efficienti tendono a ridurre il consumo di energia e di acqua, i rifiuti e le emissioni, determinando una minore impronta ambientale. Allo stesso modo, anche se non è l’obiettivo principale, i gemelli digitali incentrati sulla sostenibilità possono portare a risparmi sui costi e migliorare l’efficienza”.
I digital twin, in altre parole, ci consentono di migliorare la nostra operatività, di capire meglio l’impatto di ciò che intendiamo fare. Che cosa succederebbe se decidessimo di applicare questi strumenti non a un oggetto, o una linea di produzione, ma a qualcosa di più ampio, come una città? Il Comune di Bologna, in collaborazione con diversi soggetti istituzionali – Cineca tra questi –, sta provando a farlo con il suo progetto “Gemello digitale urbano”, un modello digitale della città che permetterà di supportare i processi decisionali in ambiti chiave come il cambiamento climatico economico e sociale, l’analisi dei bisogni delle comunità, la produzione di nuova conoscenza. E ancora: che cosa succederebbe se agissimo su una scala infinitamente più ampia come, per esempio, quella dell’intero pianeta Terra? Si tratta di una sfida impossibile. Che tuttavia, qualche anno fa, è stata raccolta.
Nel 2021, la Commissione europea si è impegnata a lanciare il progetto Destination Earth (DestinE), l’iniziativa che permetterà di sviluppare un modello digitale estremamente accurato della Terra su scala globale. Questo modello sfruttando la capacità di osservazione e simulazione dei computer HPC, incluso Leonardo in Italia gestito da Cineca, e della capacità AI, “monitorerà, simulerà e predirà l’interazione tra fenomeni naturali e attività umane Contribuirà al conseguimento degli obiettivi della duplice transizione, verde e digitale, nell’ambito del Green Deal e della strategia digitale della Commissione europea”.
“Destination Earth” prevede di arrivare al 2030 con un gemello digitale dell’intera terra, cioè di tutti i fenomeni fisici che avvengono sul nostro pianeta. La logica del gemello di digitale non è però solo quella di fornire delle previsioni, ma anche di orientare ed eventualmente correggere i processi decisionali. Se utilizzato in maniera interattiva, cambiando le condizioni, immettendo nuove variabili, è possibile anticipare l’effetto delle scelte ed eventualmente modificarle.
Sarà uno strumento per anticipare i cambiamenti climatici, i pericoli naturali, per comprendere l’evoluzione degli ecosistemi marini o degli spazi urbani, per proteggere la biodiversità, gestire meglio le risorse energetiche, idriche… Insomma per comprendere l’evoluzione del pianeta che ci ospita e, allo stesso tempo, per individuare (simulandone gli effetti), definire e concordare a livello di policy making le azioni più efficaci per prevedere e contrastare le conseguenze del cambiamento climatico e dell’inquinamento e minimizzare la nostra impronta sul pianeta per preservarlo.
L’Italia ha un ruolo decisivo in questa partita. Nel progetto europeo, infatti, si ricorre alla capacità di calcolo di Leonardo, uno dei supercomputer più potenti al mondo, gestito dal consorzio Cineca, e alle competenze degli scienziati e dei tecnici che quotidianamente si occupano del suo funzionamento e del progetto.
Si tratta di un progetto con un tasso d’innovazione senza precedenti, per la capacità di aiutarci a indirizzare i nostri comportamenti globali verso una sostenibilità maggiore. È un principio, un esperimento. Ma soprattutto è un percorso: incerto, difficile, promettente, del quale il nostro Paese ha assunto, con autorevolezza, la guida.
Alessandra Poggiani, Direttrice Generale di Cineca
