Digitaler Ozean-Zwilling
Ein Integrierender Forschungs-Fokus (IRF) des 黑料视频
Digitale Zwillinge werden Sensordaten und Simulationen in interaktiven 4D-Visualisierungen b眉ndeln und zug盲nglich machen, um "Was-w盲re-wenn"-Szenarien zu untersuchen.
Was sind Digitale Zwillinge?
Digitale Zwillinge sind eine Methode um komplexe Systeme zu untersuchen. Diese Methode wurde f眉r die Ingenieurwissenschaft entwickelt und wird zunehmend f眉r die Erdsystemforschung weiterentwickelt.
Ein Digitaler Zwilling besteht dabei aus einer virtuellen Entit盲t (Simulationen des Ozeans) die eine physische Entit盲t (den realen Ozean) repr盲sentiert. Diese beiden Entit盲ten sind miteinander durch Informationsaustausch verkn眉pft, sodass sie sich gegenseitig beeinflussen k枚nnen. Die Verkn眉pfung bestehen aus einer Beobachtung der virtuellen oder physischen Entit盲t und einer Umsetzung des Beobachtungsergebnisses zur Ver盲nderung der jeweils anderen Entit盲t. Beide 鈥� die virtuelle und physische Entit盲t existieren nicht losgel枚st, sondern innerhalb einer virtuellen bzw. physischen Umgebung und werden durch Einfl眉sse dieser Umgebungen gepr盲gt.
Was sind Digitale Zwillinge des Ozeans?
Die virtuelle Entit盲t eines Digitalen Zwillings des Ozeans ist 眉blicherweise ein Modell (z. B. physik-basiert, KI-basiert), das in einem virtuellen Prozess ausgef眉hrt werden kann, um Simulationen durchzuf眉hren. Es wird in einer virtuellen Umgebung ausgef眉hrt, die aus Recheninfrastruktur (z. B. High-Performance Computing) und Datenquellen (z. B. Data Lakes wie PANGAEA) und Schnittstellen besteht. Die physische Entit盲t ist der Ozean oder ein Teilprozess des Ozeans, den das Modell simuliert. Die physisch-virtuelle Verkn眉pfung eines Digitalen Zwillings des Ozeans basiert meist auf Meeresbeobachtungen, die reale - aber potenziell fehleranf盲llige - Daten mit Hilfe von Sensoren (z.B. von Forschungsreisen, Fernerkundung, kabelgebundenen Observatorien, Citizen science) liefern. Je nach Art des Digitalen Zwillings kann die virtuelle Realisierung dieser Verkn眉pfung dann das Management der digitalen Daten sein, aber vor allem die Beeinflussung des Modells selbst (z. B. Modelloptimierung, Process Mining) oder die Beeinflussung des Simulationsprozesses (z. B. Parameteroptimierung, Objektverfolgung). Jede dieser Realisierungen kann manuell oder automatisch durchgef眉hrt werden. Manuelle Beobachtungen in der virtuellen Einheit st眉tzen sich 眉blicherweise auf den virtuellen Prozess der interaktiven Visualisierung (z. B. Datenplots, Geo-Informationssysteme, virtuelle/k眉nstliche Realit盲t), w盲hrend automatisierte Beobachtungen virtuelle Prozesse erfordern k枚nnen (z. B. Data Mining, APIs). Der Schritt der physischen Umsetzung der virtuell-physischen Verbindung von Ocean Digital Twins kann durch menschliches Eingreifen erm枚glicht werden (z. B. Fischereimanagement, Entwicklung von Probenahmestrategien, Ocean Governance, Einbeziehung von Interessengruppen, Ausweisung von Schutzgebieten, Planung von Kreuzfahrten).
Wof眉r braucht das 黑料视频 Digitale Zwillinge?
Wir sehen Digitale Zwillinge als ein Mittel, um "digitale Werkzeuge zu nutzen und mit ihnen, die Art und Weise, wie wir Wissenschaft betreiben, zu ver盲ndern", d.h. sie sind eine digitale Form der Forschungskultur, um Disziplinen zu 眉berbr眉cken und verschiedene Informationsquellen (Modelle, Beobachtungsdaten, Echtzeitdaten, Offline-Daten, Hypothesen) zu kombinieren. Digitale Zwillinge sind einewissenschaftlichen Methode, und als solche m眉ssen sie dem Anspruch gen眉gen, Erkenntnisse in einem bestimmten wissenschaftlichen Bereich zu gewinnen. Sie m眉ssen im Vergleich zu bestehenden Methoden effizienter und zuverl盲ssiger sein oder idealerweise die einzige M枚glichkeit darstellen, eine Frage 眉berhaupt zu untersuchen. Daher ist es wichtig, Digitale Zwillinge aus der Perspektive des gew眉nschten Ergebnisses zu konzipieren, das idealerweise quantitativ, objektiv und wiederholbar sein sollte: d.h. die Verwendung eines digitalen Zwillings muss zu einem konkreten Produkt f眉hren.
Das Digital Twin IRF-Team ist davon 眉berzeugt, dass:
- Digitale Zwillinge die Forschungsm枚glichkeiten erweitern werden und so den Forschungsoutput steigern, sowie die Sichtbarkeit der Exzellenz des 黑料视频 Teams erh枚hen k枚nnen.
- Digitale Zwillinge vom digitalen Wandel abh盲ngen, aber insbesondere als Katalysator f眉r diesen wirken k枚nnen.
Welchen Digitalen Zwilling des Ozeans entwickelt der IRF?
F眉r uns gibt es nicht den einen Digitalen Zwilling des Ozeans, der alles aktuelle Wissen umfasst. Wir sehen "Digital-Twinning" als ein Werkzeug, das auf bestimmte Ma脽st盲be zugeschnitten sein muss. Als Teil des IRF-Teams haben wir zun盲chst vier Skalen und mehrere Anwendungsf盲lle f眉r jede dieser Skalen ermittelt:
- Globaler Ma脽stab (>103 km2): z. B. ein digitaler Zwilling f眉r die lobale Meeresstr枚mung
- Regionale Skala (101 - 103 km2): z.B. ein Digitaler Zwilling f眉r die Cabo Verde Region, ein Digitaler Zwilling f眉r die Ostsee
- Lokale Skala (10 m2- 101 km2): z. B. Areale mit Munitionsverklappung, einzelne Seeberge
- Mikroskala (<10 m2): z.B. Mikrobiologie, Symbionten, Mikrohabitate
