Jumeaux numériques et durabilité urbaine

Les catastrophes naturelles telles que les inondations et les vagues de chaleur démontrent un réel manque de contrôle sur l'environnement - même si certaines de ces catastrophes peuvent en réalité être le résultat de prises de décision et de négligence humaines.

Les catastrophes naturelles deviennent de plus en plus fréquentes et graves, attirant une plus grande attention sur le besoin urgent de durabilité urbaine, la technologie des jumeaux numériques jouant un rôle de premier plan pour relever ce défi.

La définition des jumeaux numériques est un modèle informatique d'un processus physique ou une copie d'une entité physique. Ce sont essentiellement des modèles virtuels réels et précis.

Avantages des jumeaux numériques

Les jumeaux numériques devraient devenir des outils importants pour le développement urbain durable car ils permettent aux chercheurs de recréer un environnement urbain spécifique et de reproduire les facteurs ou processus qui l'influencent, comme les transports intelligents.

Les jumeaux numériques peuvent également être couplés à des capteurs présents dans l'environnement pour fournir des données en temps réel pour une surveillance stricte.

Les chercheurs peuvent ensuite utiliser l'intelligence artificielle pour comprendre ces processus et comment ils affectent l'environnement, prédire les conditions et impacts futurs et prendre des décisions durables.

Notre étude critique des jumeaux numériques et de leur potentiel dans le domaine de la durabilité urbaine montre que ces récents développements technologiques ont prouvé leurs avantages financiers et durables pour les organisations publiques et privées.

Nous avons démontré que les jumeaux numériques peuvent surveiller les données en temps réel des actifs physiques et visualiser leurs performances dans différents scénarios d'environnement virtuel, rendant ainsi l'allocation des ressources plus efficace.

Par exemple, en mesurant et en simulant la capacité en eau de pluie des nouveaux réseaux routiers, une combinaison de données de capteurs historiques et en temps réel peut être utilisée pour concevoir des villes sensibles à l'eau afin de réduire les déchets et les pertes.

Obstacles à la mise en œuvre des jumeaux numériques

Bien que les jumeaux numériques urbains (UDT) ouvrent la voie à la résolution des problèmes techniques, éthiques et socio-techniques, il existe encore certains obstacles à leur application. Alors, comment cette technologie peut-elle être utilisée pour soutenir le développement urbain durable ?

Le succès de la technologie UDT dépend d’une communication bidirectionnelle rapide entre les environnements physique et numérique – cela ne peut être ignoré.

Le premier facteur que nous avons constaté est que de nombreux décideurs manquent de culture numérique, ce qui les rend moins intéressés par les technologies numériques et leur apporte peu en termes de recherche et de ressources financières.

Par conséquent, mieux nous sommes préparés technologiquement, plus nous sommes susceptibles d’adopter les technologies numériques dans nos organisations ou dans nos activités quotidiennes.

Enfin, il doit y avoir des normes et des modèles de données partagés afin que les données importantes ne restent pas en silos.

Des associations professionnelles telles que l'Australian Surveying and Spatial Science Institute (SSSI) Standards Australia, Engineers Australia et le Planning Institute of Australia (PIA) estiment que la normalisation est importante dans le développement de langages, de processus et de modèles de données communs entre les parties prenantes et les juridictions. rôle vital.

Les « Principes spatiaux pour soutenir les jumeaux numériques des environnements bâtis et naturels » développés par le Conseil australien et néo-zélandais de l'information spatiale mettent l'accent sur le rôle de la normalisation dans la gestion de l'information et des données, l'interopérabilité UDT, la confidentialité et la sécurité.

Trust AI

Un problème auquel sont confrontées de nombreuses industries est que les décisions algorithmiques peuvent être remises en question et mises en doute en raison de problèmes de responsabilité et de transparence.

Une étude récente que nous avons menée a montré que l'intelligence artificielle explicable (XAI), ou IA capable d'expliquer ses résultats, joue un rôle important dans l'augmentation de la transparence de la prise de décision en matière d'IA et de la confiance des gens. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Nature Sustainability.

XAI résout le problème causé par le concept de « boîte noire » : même les développeurs d'IA ne peuvent pas expliquer clairement pourquoi ils ont atteint des résultats spécifiques ou pris des décisions spécifiques.

Les technologies numériques actuelles ne mesurent que les aspects objectifs des entités urbaines, en se concentrant sur les caractéristiques physiques de la ville telles que la hauteur des bâtiments, la canopée des arbres, le type et la densité d'utilisation des sols, l'architecture 3D, la visualisation du réaménagement urbain et l'évaluation énergétique des bâtiments.

Cependant, le jumeau numérique devrait être que la ville est une combinaison de caractéristiques objectives (physiques et fonctionnelles) et de caractéristiques subjectives (construction sociale et expérience du lieu).

Bien que certaines études aient démontré de nouvelles capacités en matière de mesure de la qualité des lieux, de l'accès équitable aux installations et de la sociabilité des espaces urbains, les simulations et les applications pratiques à l'échelle du système sont encore insuffisantes et devraient faire l'objet de recherches futures pour éviter l'utilisation de modèles inexacts. Prendre de mauvaises décisions et stratégies.

Combinez les expertises pour créer une ville numérique

Parce que les applications des villes numériques sont si répandues, l'expertise qui les sous-tend l'est aussi.

En associant des professionnels de l'informatique et de l'ingénierie aux décideurs politiques, aux utilisateurs finaux et aux experts en planification et en construction, nous pouvons mieux exploiter la valeur des technologies numériques pour relever les défis futurs et rentabiliser les investissements actuels dans les communautés.

Les gouvernements des États australiens ont commencé à tirer parti des capacités des jumeaux numériques pour mieux servir leurs communautés. Le NSW Spatial Digital Twin fournit des flux de travail numériques collaboratifs entre les organisations de tout l’État. Il regroupe et visualise les informations de localisation dans des modèles dynamiques et multidimensionnels du monde réel.

Le gouvernement de Victoria a reçu 37,4 millions de dollars pour développer la plateforme Victoria Digital Twin, intégrant de grands volumes de données 2D, 3D et en temps réel via une seule plateforme en ligne.

Le projet est piloté par le projet pilote de jumeau numérique du gouvernement à Fisherman's Bay en partenariat avec l'Université de Melbourne et d'autres parties prenantes.

Nous savons qu'un jumeau numérique doit être plus qu'une simple réplique, il doit être couplé à un processus ou une entité physique dans un système cyber-physique-social.

Un tel système ressemble peut-être plus à un cerveau qu'à un jumeau : il possède des nerfs pour la perception, des mécanismes qui peuvent modifier les systèmes physiques ou numériques, et des mécanismes de régulation pour maintenir l'équilibre entre les systèmes physiques et numériques.

Nous avons commencé à perfectionner, à sensibiliser les professionnels, les managers et les cadres et à former les futurs collaborateurs à la technologie des jumeaux numériques. Nos nouveaux programmes de formation, tels que le Master of Engineering in Digital Infrastructure et le Graduate Certificate in Digital Engineering (Infrastructure), répondent à des enjeux techniques, éthiques et socio-techniques.

Nous travaillons également avec l'industrie pour identifier les futurs besoins en ingénierie numérique du secteur australien et mondial des infrastructures, qui est en plein essor et adopte des outils numériques tels que la modélisation des informations du bâtiment (BIM), l'Internet des objets (IoT) et la réalité virtuelle.

En tirant parti de la recherche et du développement sur les technologies émergentes et de ces programmes éducatifs, nous créons une nouvelle capacité pour les compétences du futur, en combinant les données numériques avec les statistiques, l'apprentissage automatique et la simulation de données.

L'objectif est simple : mieux s'engager auprès des communautés et communiquer les processus, modèles et prédictions physiques et sociaux dans la conception de futures villes durables.

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