在气候变化加剧、生物多样性下降以及极端环境事件频发的背景下，人类社会正步入深刻影响地球系统演化的“人类世”。最新研究表明，地球系统正逼近多个行星边界，可能触发关键临界转变，对地球系统造成潜在威胁。在这一背景下，如何理解并主动引导地球系统变化，避免跨越关键阈值，成为地球系统科学与全球治理面临的重要挑战。作为理解和模拟地球系统的重要工具，传统数字孪生地球过于聚焦对现实世界的几何映射，忽视了人类世地球治理的现实需求。
针对上述问题，中国科学院青藏高原研究所三极观测与大数据团队李新研究员等提出了一种面向地球治理、务实的数字孪生地球实现路径。研究指出，数字孪生地球不应仅作为地球系统的“数字镜像”，更应成为支撑地球系统治理的重要平台。通过引入强化学习等人工智能技术，构建人—AI协同的“干预—反馈”循环机制，使数字孪生地球能够在模拟、政策与现实之间形成持续学习与迭代的决策体系，从而支持政策优化和干预路径选择。在此基础上，研究进一步提出了更具可实施性的“数字表亲”路径。不同于追求全面精确复制地球系统的传统数字孪生理念，“数字表亲”强调以具体治理任务为导向构建功能性模型，通过“任务驱动、功能优先”的方式，为流域管理、生态恢复、气候适应等具体治理问题提供决策支持。这一思路有助于在科学严谨性与现实可操作性之间取得平衡，为数字孪生地球在实际治理中的应用提供了可行路径。
该框架构建了一种以人—AI协同为核心的自适应治理循环。在这一循环中，政策方案首先由人类决策者与AI系统协同设计，并在数字孪生地球环境中进行模拟测试与评估；模拟结果反馈至人—AI协同模块，为人类主导的最终决策提供依据，指导制定针对性的政策干预措施。政策在现实世界实施后，其产生的生态与环境响应将通过观测系统持续监测，并将观测数据回传至数字孪生系统，用于更新与校准模型，形成“干预—反馈”的自适应治理闭环机制，从而实现地球系统治理在观测、模拟与决策之间的持续学习与迭代优化。
该研究从地球系统治理视角重新审视数字孪生地球的发展方向，为推动数字孪生地球从“模拟地球”走向主动“治理地球”提供了新的理论框架和技术思路，对未来地球系统科学与人工智能交叉研究具有重要意义。相关成果以“Navigating Earth governance: A cybernetic and pragmatic pathway to digital twin Earth”为题，发表于《The Innovation Geoscience》。我所李新研究员为论文第一作者和通讯作者，特别研究助理原世伟博士是论文合作作者，南京师范大学苏建宾副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金（42430112、42561144298）资助。
论文链接：https://www.the-innovation.org/article/doi/10.59717/j.xinn-geo.2026.100203
图1 人工智能赋能的数字孪生地球治理框架
