Известно, что умные люди учатся на чужих ошибках. Но когда речь заходит о строительстве нового моста, жилого квартала или транспортной развязки, цена подобного просчета может исчисляться миллионами фунтов. Именно поэтому инженеры давно мечтали о возможности тестировать свои идеи еще до того, как на строительную площадку заедет первый экскаватор. И похоже, эта мечта постепенно становится реальностью. Сегодня крупные мегаполисы все чаще обзаводятся собственными цифровыми двойниками — виртуальными копиями, которые позволяют моделировать любые изменения без малейшего риска для реальной инфраструктуры.
С помощью таких моделей можно заранее рассчитать, как новая дорога повлияет на пробки и выдержат ли электросети дополнительную нагрузку. Можно увидеть, как изменится качество воздуха после запуска общественного транспорта и не создаст ли новый жилой комплекс проблем для жителей соседних кварталов. О том, как работает эта технология, кто стоит за ее созданием и действительно ли она способна сделать городское планирование более разумным, — подробно читайте на birmingham-future.com.
Над подобной системой сейчас активно работают и в Бирмингеме. Здесь цифровой двойник города постепенно превращается из эффектной компьютерной модели для презентаций в реальный инструмент, помогающий принимать ежедневные решения по развитию мегаполиса.
Digital Twin Бирмингема: когда город начинают строить не из бетона, а из данных
Если название DIATOMIC (Digital InnovAtion TransfOrMatIve Change) показалось вам чем-то вроде нового фантастического сериала или секретного проекта британских спецслужб, это вполне нормальная реакция. На самом же деле за этой замысловатой аббревиатурой скрывается исключительно практичная идея — научить город лучше понимать самого себя.
Проект стартовал при поддержке государственной программы Innovate UK в рамках региональной инициативы West Midlands Innovation Accelerator. К работе присоединились городской совет Бирмингема, Бирмингемский университет, Aston University, Birmingham City University и экспертная организация Connected Places Catapult. Если коротко, в один консорциум объединили всех, кто отвечает за науку, технологии и развитие региона. Вместе они решили: планировать будущее на экране компьютера гораздо дешевле, чем исправлять дорогостоящие ошибки в реальной жизни.
Главная задача DIATOMIC — создать цифровую платформу, которая объединит данные о транспорте, энергетике, качестве воздуха и городской застройке. Это позволит не просто фиксировать происходящее, но и просчитывать различные сценарии развития. Например, как изменится дорожное движение после строительства новой развязки, выдержат ли электросети появление очередного жилого массива и какой эффект даст перевод муниципальных автобусов на водород.
Фактически DIATOMIC делает то, что люди всегда пытались делать мысленно: сначала представить последствия своих решений, а уже потом браться за инструменты. Разница лишь в том, что теперь вместо интуиции и догадок работают большие массивы данных, точные математические модели и официальный цифровой двойник города.
Digital Twin Восточного Бирмингема: целый район сначала строят в компьютере
О том, насколько серьезно в Бирмингеме относятся к развитию виртуального моделирования, свидетельствует интересный факт. Помимо масштабного проекта DIATOMIC, город совместно с Бирмингемским университетом, компанией Siemens и рядом других партнеров работает над отдельным цифровым двойником Восточного Бирмингема. И это уже не просто эксперимент, а попытка создать максимально точную копию живого городского района.
На первый взгляд может показаться, что речь идет лишь об эффектной трехмерной карте. На самом же деле цифровой двойник устроен гораздо сложнее. С помощью лазерного сканирования, аэрофотосъемки и массивов городских данных специалисты воссоздают не только здания и дороги, но также транспортные потоки, энергетическую инфраструктуру, состояние окружающей среды и архитектурные особенности отдельных кварталов. В результате получается интерактивная среда, в которой можно тестировать самые разные сценарии развития без малейшего риска для инфраструктуры.
Особое внимание разработчики уделяют промышленному району Tyseley, который уже сегодня является эпицентром экологических и энергетических инноваций Бирмингема. Именно здесь цифровой двойник помогает оценить, как повлияют на окружающую среду новые транспортные маршруты, расширение водородной сети или модернизация линий электропередачи. Другими словами, сложные решения сначала проходят краш-тест в виртуальном мире и только после этого получают зеленый свет на реализацию на практике.
Такой подход позволяет существенно экономить средства и сводит к минимуму риск инженерных просчетов. И если еще недавно проектировщикам приходилось полагаться преимущественно на бумажные расчеты, то сегодня они получили уникальную возможность буквально заглянуть в будущее своего города.
Как Digital Twin помогает экономить миллионы
Будем откровенны: ошибки городов редко обходятся дешево. Если новую транспортную развязку спроектировали неудачно, ее придется перестраивать за счет налогоплательщиков. Если жилой комплекс перегрузит местную подстанцию, экстренная модернизация кабельных линий обойдется в астрономическую сумму. А когда после открытия дорогостоящей автотрассы пробок становится только больше, объяснять жителям, что «так получилось», как правило, уже поздно.
С помощью цифровой модели финансовые последствия любого решения можно увидеть еще «на бумаге». Компьютерные алгоритмы мгновенно просчитывают убытки от потенциальных пробок, оценивают потери времени общественного транспорта и предупреждают, если тихая жилая улица рискует превратиться в шумный транзитный коридор.
Экологические ошибки тоже имеют свою цену. Цифровой двойник прогнозирует, как будущая застройка изменит уровень шума, сколько дополнительных мегаватт энергии она потребует и не приведет ли это к штрафам за превышение допустимых выбросов вредных веществ в воздух. Когда город инвестирует в водородные или электрические автобусы, модель четко указывает оптимальные места для зарядных и заправочных станций, защищая бюджет от неэффективных инфраструктурных расходов.
Фактически цифровой двойник работает как генеральная репетиция перед большой премьерой. Только вместо актеров на этой сцене — мосты, кварталы, коммуникации и тысячи автомобилей. И если во время такой репетиции что-то пойдет не так, исправление ошибки обойдется городу всего в несколько кликов мыши, а не в десятки миллионов фунтов из бюджета.
Станет ли Digital Twin Бирмингема новой нормой
В свое время Бирмингем уже не раз доказывал, что не боится смелых экспериментов. Именно здесь активно внедряли передовые производственные технологии в эпоху Промышленной революции и создавали сложнейшие транспортные узлы страны. Сегодня же город все увереннее осваивает цифровые инструменты, которые еще недавно казались научной фантастикой. Станет ли цифровой двойник неотъемлемой частью городского планирования навсегда?
Окончательный ответ на этот вопрос даст только время. Однако уже сейчас ясно одно: если раньше мегаполисы сначала строили, а затем годами исправляли дорогостоящие ошибки на практике, то теперь архитекторы стараются предварительно протестировать свои решения в виртуальном пространстве. И вполне возможно, что именно такой прагматичный подход вскоре станет новым золотым стандартом для городов не только Великобритании, но и всего мира.