Visió general
Els experts de CIMNE ofereixen capacitats d’avantguarda en tecnologies de bessons digitals i modelització complexa . Mitjançant l’ús de marcs computacionals sofisticats i enfocaments d’aprenentatge automàtic, desenvolupem eines predictives i de gestió que aprofiten el poder de les dades agregades per abordar els reptes mediambientals i socials més urgents .
Les nostres solucions integrals de modelització combinen simulacions d’alta fidelitat basades en la física amb anàlisis basades en dades per crear rèpliques digitals de sistemes complexos . Aquestes eines permeten als responsables de la presa de decisions a nivell local, regional i internacional comprendre millor els riscos climàtics , optimitzar la gestió dels recursos i dissenyar infraestructures resilients per a un món canviant.
Integrant diverses fonts de dades —des d’observacions per satèl·lit fins a xarxes de monitorització en temps real—, les plataformes de CIMNE proporcionen informació sense precedents sobre els processos ambientals, els sistemes energètics, les dinàmiques urbanes i l’evolució costanera . Aquest enfocament holístic transforma les dades en brut en coneixement accionable, permetent als responsables polítics i a les comunitats prendre decisions basades en l’evidència que protegeixin tant els ecosistemes com el benestar humà.
Pila de tecnologia i infraestructura
Les capacitats de modelització avançades de CIMNE es basen en una sofisticada integració de tecnologies i plataformes complementàries:
Marc de computació de codi obert
Kratos Multiphysics proporciona la base computacional per a simulacions complexes, oferint modularitat, extensibilitat i escalabilitat per al processament paral·lel entre clústers HPC i infraestructura al núvol.
Integració avançada de dades
Sistemes per harmonitzar fonts de dades heterogènies, bases de dades federades i xarxes de monitorització en temps real en marcs analítics unificats que impulsen bessons digitals i models predictius.
Aprenentatge automàtic i analítica de computació
Integració d’algoritmes d’aprenentatge automàtic d’última generació amb models basats en la física, permetent enfocaments híbrids que combinen el rigor científic amb el reconeixement i l’optimització de patrons basats en dades.
Núvol i computació d'alt rendiment
Kratos Multiphysics proporciona la base computacional per a simulacions complexes, oferint modularitat, extensibilitat i escalabilitat per al processament paral·lel entre clústers HPC i infraestructura al núvol.
PIKSEL: Portal per a la Gestió Sostenible d'Ecosistemes
PIKSEL és una plataforma integral de gestió i predicció desenvolupada per CIMNE en col·laboració amb la Generalitat de Catalunya . Integra models computacionals avançats amb dades ambientals , econòmiques i socials del món real per generar coneixement basat en l’evidència per al disseny de polítiques territorials sostenibles.
PIKSEL serveix com una eina flexible que connecta les preocupacions públiques amb evidència científica basada en dades i dades concretes, oferint una eina fiable per reduir la vulnerabilitat als esdeveniments climàtics extrems.
La plataforma aborda sis reptes interconnectats a través de models computacionals especialitzats, que inclouen la predicció de l’evolució costanera , l’optimització de l’eficiència energètica , l’avaluació de la qualitat de l’aire , la conservació de la biodiversitat i les estratègies d’adaptació al clima . PIKSEL està dissenyat com una iniciativa holística capaç d’abordar diversos reptes ambientals, tecnològics i socials alhora que genera noves polítiques per a dinàmiques territorials sostenibles.
En acció: demostradors del món real
Les capacitats de PIKSEL s’han provat en diversos escenaris del món real amb dades i coneixements reals:
Els nostres socis
PIKSEL representa una iniciativa de col·laboració entre la Generalitat de Catalunya, el CIMNE i la Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech (UPC). És una solució oberta que permet sinergies amb altres socis públics i privats.
Destination Earth: Un bessó digital per al nostre planeta
El CIMNE és un soci estratègic de Destination Earth (DestinE) , un ambiciós programa de la Comissió Europea per desenvolupar un model digital d’alta fidelitat de la Terra. Aquesta iniciativa combina observacions en temps real amb conjunts complets de dades històriques per crear rèpliques digitals sofisticades de sistemes terrestres complexos, amb especial atenció als fenòmens meteorològics extrems i als impactes del canvi climàtic.
A través de DestinE, CIMNE contribueix amb models computacionals avançats i casos d’ús que demostren com els bessons digitals poden donar suport a les estratègies de transformació verda i adaptació al clima d’Europa.
Casos d'ús: abordar els reptes globals reals
Pols a Barcelona: Monitorització de la qualitat de l’aire urbà
- Objectiu : Desenvolupar un marc de modelització integral per al seguiment dels contaminants atmosfèrics (PM2.5, PM10, pols, aerosols) a les grans zones urbanes i produir previsions a curt termini d’alta resolució.
- Tecnologia : Els experts van utilitzar models computacionals avançats que integraven simulacions del flux del vent amb equacions de transport de partícules utilitzant el marc de treball Kratos Multiphysics de CIMNE. El model analitza el moviment de contaminants a nivell de carrer a través de la complexa geometria urbana de Barcelona.
- Impacte : Aquesta solució permet als responsables polítics preveure esdeveniments de contaminació amb 72 hores d’antelació, avaluar estratègies de mitigació mitjançant simulació digital i implementar intervencions específiques que protegeixin la salut pública. Resultat previst a llarg termini: reducció notable de les morts prematures i les malalties respiratòries.
Energia a Catalunya: Demanda elèctrica predictiva
- Objectiu: Predir la demanda d’electricitat amb alta resolució espacial i temporal per donar suport a xarxes energètiques resilients i sostenibles que s’enfrontin a fenòmens meteorològics extrems induïts pel clima.
- Tecnologia: Els investigadors van utilitzar models d’aprenentatge automàtic (XGBoost) entrenats en diversos conjunts de dades, com ara dades de consum històric, prediccions meteorològiques, indicadors socioeconòmics i capacitat de generació renovable. El model integra prediccions digitals de clima i clima extrem.
- Impacte: L’eina resultant facilita la correspondència precisa entre l’oferta i la demanda d’electricitat en una regió en transició cap a la generació distribuïda d’energies renovables. Permet als administradors de serveis públics gestionar els períodes de demanda màxima de manera eficient i planificar escenaris “què passaria si…”, donant suport a la transició cap a sistemes energètics sostenibles.
Característiques de la plataforma DestinE
La plataforma Destination Earth proporciona accés a un llac de dades centralitzat, que allotja dades federades d’observacions per satèl·lit, models meteorològics i xarxes de monitorització ambiental. Les contribucions de CIMNE inclouen:
-
- Capacitats avançades de modelització computacional a través de Kratos Multiphysics
- Eines de visualització i anàlisi a través de la plataforma de simulació GiD
- Integració de dades ambientals multifont per al suport a la presa de decisions
- Aplicacions d’anàlisi predictiva i aprenentatge automàtic
- Infraestructura de computació d’alt rendiment per a simulacions a gran escala
Aplicacions i beneficis socials
Resiliència climàtica
Permet a les comunitats i nacions avaluar els riscos climàtics, planificar estratègies d’adaptació i construir infraestructures resilients mitjançant la modelització detallada de l’impacte climàtic i l’anàlisi d’escenaris.
Conservació de la biodiversitat
Modela l’erosió de les platges, l’impacte de les marees i el canvi del nivell del mar per informar estratègies de gestió costanera que protegeixin les comunitats i els ecosistemes de l’augment dels riscos marins.
Protecció de la Salut Pública
Prediu i monitoritza els riscos ambientals com la contaminació de l’aire, permetent intervencions sanitàries proactives i mesures polítiques que protegeixin les poblacions vulnerables dels riscos per a la salut.
Política basada en l'evidència
Proporciona evidència científica per dissenyar polítiques públiques efectives que abordin els reptes ambientals, socials i econòmics mitjançant l’anàlisi computacional integrada i l’exploració d’escenaris.
Transició Energètica Sostenible
Optimitza la integració de les energies renovables i la gestió de la demanda mitjançant l’anàlisi predictiva, donant suport a la transició cap a sistemes energètics nets i descentralitzats, resistents als extrems climàtics.
Eficiència econòmica
Optimitza l’assignació de recursos i la inversió en infraestructura mitjançant la modelització predictiva, reduint costos i maximitzant els beneficis ambientals i socials a escala regional.
Protecció Costanera
Modela l’erosió de les platges, l’impacte de les marees i el canvi del nivell del mar per informar estratègies de gestió costanera que protegeixin les comunitats i els ecosistemes de l’augment dels riscos marins.
Presa de decisions col·laborativa
Integra coneixement de la recerca, el govern i la indústria en plataformes digitals compartides, facilitant una governança territorial col·laborativa transparent i amb fonaments científics.
Més informació
Projecte PIKSEL
Iniciativa Destination Earth
Tecnologies bàsiques
Contacta amb nosaltres
Les solucions de modelització avançada de CIMNE es poden adaptar per abordar els vostres reptes regionals, nacionals o organitzatius específics. Des de la resiliència costanera fins a la transició energètica, la qualitat de l’aire i l’adaptació al clima, col·laborem amb els responsables de la presa de decisions per crear solucions basades en l’evidència.