ENG
Города с момента их создания существенно изменились. В XXI веке город — это сложная технологическая экосистема с соответствующей системой управления. Как принимать верные стратегические решения? Как отслеживать эффективность внедряемых изменений при постоянно меняющихся внешних условиях и возникающих условиях? Корректный анализ больших данных позволяет находить неочевидные решения. Сегодня — это вопрос безопасности и эффективности развития любой территории, его будущего и, главное, комфортного взаимодействия жителей с городской инфраструктурой.
Что такое цифровой двойник города?
Цифровой двойник города — это цифровое отражение города, в котором видны аспекты функционирования и развития городской среды. Эти цифровые двойники поддерживают возможности тонкой адаптации и синхронизации с реальным состоянием городской инфраструктуры посредством данных, поступающих из различных источников в режиме реального времени. Основой для эффективного функционирования цифрового двойника города всегда выступают данные — их непрерывный поток, генерируемый различными источниками в цифровой инфраструктуре умного города.
Концепция «Цифрового двойника» обеспечивает создание и поддержку виртуальных моделей объектов и процессов реального мира. Подход цифровых двойников ориентируется на возможность получения и эффективной обработки потоков данных, собираемых автоматически посредством распределенных сенсорных систем. Например, данные с камер наружного наблюдения, информация о физических параметрах городской среды и данные из открытых государственных порталов. «Цифровой двойник» города постепенно наполняется данными реального города, собираемыми в реальном времени из развернутой IoT-инфраструктуры и городских информационных систем. «Цифровой двойник», анализируя информацию о состоянии городской инфраструктуры, динамике движения людей и транспорта, их взаимозависимость, а также их колебания во времени и пространстве, способен прогнозировать изменения состояния систем городского хозяйства и предлагать оптимальные решения. ЦД используют различные подходы для моделирования реальных объектов и технологических процессов, включая методы статистического и интеллектуального анализа данных, методы вычислительного моделирования, такие как метод конечных элементов и другие.
Прямые эффекты:
- Мониторинг текущего состояния городской среды
Сюда может входить любая оптимизация городских работ, например: при снегоуборочных работах поступающие в реальном времени данные о ситуации на дорогах, погодных условиях и ближайших снегоуборочных машинах помогают грамотно распределять нагрузку и ресурсы, а умная система полива в парках и общественных местах поможет учитывать погодные условия и текущее состояние почвы для энергосберегающей модели в городе.
- Оперативное реагирование при чрезвычайных ситуациях
Появление чрезвычайных ситуаций неизбежно, но грамотное реагирование при пожаре или наводнении может спасти жизни людей. По трехмерной копии здания в считанные секунды пожарные могут узнать, какие материалы использовались при строительстве и сколько людей находится на каждом этаже, чтобы спланировать и организовать необходимые действия.
- Выявление источников потенциальных рисков
Цифровой двойник может осуществлять мониторинг износа и состояния мостов, улиц и городской инфраструктуры, направленный на своевременное обслуживание и продление срока службы, предотвращая возможные риски и экономя значительное количество средств налогоплательщиков, то есть нас с вами.
- Планирование развития территорий
Внедрение цифрового двойника в управлении городом помогает снижать издержки на этапе анализа и выборе территории застройки, прогнозировать угрозы безопасности (от перегрузки коммунальных систем до транспортных развязок), а значит, управлять рисками на территории.
Мировой опыт
Большой кейс из Азии. Сингапур по праву считается самым передовым городом в мире с точки зрения использования технологий для планирования и управления изменениями во времени. Проект «Виртуальный Сингапур» с 2018 года помогает собирать и анализировать данные в реальном времени. Платформа задумывалась для научных исследований и симуляций до планирования ремонта инфраструктуры или даже простой разработки логистики для ночной прогулки по городу. Поскольку система не ориентирована на какую-то одну технологию, домен или группу пользователей, это позволяет платформе разделять проблемы по системам. Это дает возможность превентивно создавать решения для самых разных стейкхолдеров, включая предприятия, муниципалитет, исследовательское сообщество и заинтересованных граждан, которые могут моделировать, анализировать и визуализировать любые доступные данные.
Ещё один проект из Атланты — Чаттануга, город с населением примерно 180 тыс. человек расположен в предгорьях Аппалачей, почти на равном расстоянии от более крупных городов Атланты, штата Джорджия, на юге и Нэшвилла, штата Теннесси, на севере. Изначальный проект под названием CTwin был посвящен одной из основных магистралей города, чтобы изучить использование энергии, связанное с мобильностью, путем создания цифрового представления инфраструктуры светофоров. В последующем проекте используются датчики и лазерная визуализация на перекрестках для мониторинга движения пешеходов и сравнения их с движением транспортных средств в интересах безопасности.
Ещё один яркий пример — город Такамацу (Япония, население в 420 тыс. человек). В качестве пилотного проекта власти городского округа внедрили цифровой двойник по предотвращению чрезвычайных ситуаций. Цифровой двойник для мониторинга и предотвращения ЧС основан на технологии сбора и анализа данных с датчиков уровня воды, расположенных по всей площади города, он обеспечивает мониторинг риска наводнения каждого из районов города в реальном времени. Система также мониторит состояние убежищ для жителей города путем сбора информации с датчиков влажности и потребления электроэнергии. Мобильное приложение, доступное каждому жителю города, позволяет не только заблаговременно оповестить жителей района, находящихся в зоне риска, но и предоставить всю необходимую информацию на случай экстренной ситуации, включая путь до ближайшего функционирующего убежища.
Перспективы использования цифровых двойников городов
Чем мы можем гордиться прямо сейчас: наша страна — первая, которая утвердила стандарты в области цифровых двойников. В перспективе — внедрение цифровых двойников будет расширятся на все крупные российские города. Стандарты необходимы для создания единой среды обмена информацией без искажения данных. Благодаря государственной поддержке, сильной производственной базе и растущей экосистеме IoT, расширенной практике внедрения ИИ двойники обеспечат безопасность городов и развитие транспортного и промышленного сектора.
