Цифровой двойник: новые возможности для управления городом

Попытки создать цифровую копию объекта, максимально повторяющую его важные характеристики и физические процессы, велись уже давно. И во многом успешно: например, сейчас уже никто не удивляется тому, что можно купить цифровой авиабилет или обменять цифровые деньги.

Город — это сложный объект, у которого огромное количество характеристик и процессов, и при создании его двойника копируются только отдельные его элементы, которые наиболее важны для управления. Поэтому пока и понятие «цифровой двойник» еще весьма расплывчатое. Как правило, в основе цифрового двойника города — максимально подробная карта. А далее кто-то делает акцент на моделировании городской среды, кому-то важнее прогнозирование последствий природных катастроф и так далее.  

Благодаря цифровому двойнику можно решать огромный спектр задач. Это и планирование эффективной застройки, и управление транспортными и пешеходными потоками, и совершенствование системы реагирования на природные катаклизмы.

Возможность очень быстро смоделировать какую-либо ситуацию — это одна из важнейших функций цифровых двойников. Можно задать любой сценарий и почти мгновенно получить результат. Программа может анализировать не десятки, а сотни тысяч факторов в короткие сроки.

Первый цифровой двойник города — это Virtual Singapore. Его начали разрабатывать после того, как в 2011 году Сингапур пережил сильное наводнение из-за ливня. Созданный digital twin города позволяет властям моделировать различные ситуации и разрабатывать эффективные планы эвакуации.

Цифровой двойник может только отображать на карте расположение здания — и это уже реализовано для многих населенных пунктов. Но также в нем может быть размещена информация о расположении коммуникаций и об особенностях их обслуживания, что позволит сделать планирование бюджета более простым и быстрым процессом.

При разработке digital twins внимание фокусируется на обеспечении бесперебойного функционирования города — контроле подачи воды, тепла, освещения. Еще одна важная задача — управление транспортным потоком. Это и анализ различных ситуаций, и их моделирование, и выявление участков, на которых высока вероятность образования пробок, и многое другое.

Использование цифровых двойников может быть очень полезным и для экологии.

В Бразилии крупный промышленный комплекс оказал негативное влияние на состояние воды в регионе. Компания Geoambiente с помощью гидрогеологической модели территории выяснила, как распространялись вредные вещества и где они накапливались. Были приняты меры. В результате из проб полностью исчез винилхлорид и на 99% снизилась концентрация бензола.

Благодаря цифровизации возможно упростить коммуникацию властей и жителей города. Обратная связь (заявки, отзывы, голосования и так далее) от граждан влияет на принятие управленческих решений. 

Для корректной работы цифровые двойники городов должны регулярно обновляться. Но стремиться к созданию полной копии, отражающей состояние реального города, нерационально. При создании цифровых двойников и обновлении информации отслеживаются только самые важные параметры, и это не происходит ежесекундно (конечно, если этого не требует конкретная задача). 

Очевидно, что при разработке цифрового двойника очень важно иметь некую единую платформу для всех сервисов и систем не только для удобства использования, но и для осуществления контроля. Копии городов содержат важную информацию о расположении стратегически важных объектов и хранят огромные массивы информации, поэтому крайне важно обеспечить безопасность данных. Как правило, это решается определением уровней доступа и набором прав.

К некоторым областям цифрового двойника имеют доступ только представители власти. К иным — коммерческие организации, исследовательские институты, жители города. Например, контроль за парковками вполне может быть передан частным компаниям. 

Реализованных проектов цифровых двойников пока не очень много. Но их создание нельзя назвать быстрым трендом — интерес к ним только растет.

Прогнозируется, что при создании цифрового двойника будет активнее использоваться IoT (интернет вещей). Также ожидается, что digital twins будут развиваться в тесной связи с искусственным интеллектом, VR и AR (виртуальной и дополненной реальностью).

Во многом вектор развития цифровых двойников будет зависеть от запроса заказчика. Наиболее вероятно, что в первую очередь будут реализованы проекты, позволяющие обеспечивать базовые потребности жителей и их безопасность. А далее разработка будет направлена на улучшение качества жизни населения, эффективное планирование бюджета, рациональное использование территории.

Из-за растущего интереса к технологии цифровых двойников Barcelona Supercomputing Center и Eurocities запустили обучающую программу для чиновников. В ее рамках управленцы смогут научиться формулировать техническое задание на разработку digital twins с учетом актуальных задач, а также управлять виртуальными копиями городов. Вполне возможно, что количество таких образовательных программ будет расти.