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I gemelli digitali sono sempre più utilizzati per supportare i processi di pianificazione urbana, visualizzando i dati urbani, mostrando scenari futuri e molti altri casi d'uso. In generale, i gemelli digitali sono rappresentazioni virtuali di un oggetto, di un processo o di un sistema che possono essere utilizzate per eseguire simulazioni al fine di ottimizzare l'efficienza e di esaminare scenari "what-if". Questa tecnologia è stata utilizzata principalmente nel settore manifatturiero per testare i prodotti (ad esempio, nel 2018 GE aveva 1,2 milioni di gemelli digitali per 300.000 tipi di beni), ma si sta rapidamente espandendo a edifici, catene di fornitura e intere città grazie ai progressi della tecnologia di pianificazione digitale(Castro, 2019). L'integrazione dei dati provenienti dall'Internet delle cose (IoT) con le capacità di modellazione avanzata di tecnologie come i sistemi informativi geospaziali (GIS), la realtà virtuale e aumentata (VR/AR) e la modellazione delle informazioni sugli edifici (BIM) consente ai governi e all'industria di creare previsioni su come i sistemi reagiranno e risponderanno ai dati del mondo reale. La creazione di un ciclo di feedback tra il mondo virtuale e quello reale porta a miglioramenti sostanziali dei processi e degli impatti, con risparmi di tempo e vantaggi finanziari.
Il concetto di gemello digitale non è nuovo; ad esempio, la NASA esegue simulazioni di veicoli spaziali da decenni, ma la rapida crescita di sensori e punti finali connessi con l'avvento dell'IoT e i progressi dell'intelligenza artificiale hanno aperto una miriade di possibilità per lo strumento di pianificazione e analisi. I potenziali usi dei gemelli digitali sono ancora in fase di immaginazione. Attualmente gli usi per le città includono l'utilizzo dei gemelli digitali per pianificare i sistemi di trasporto, prepararsi ai disastri naturali e identificare le posizioni ottimali per installare i pannelli solari. Gli usi futuri potrebbero includere la previsione della diffusione di una malattia e l'indicazione delle chiusure ottimali e delle prenotazioni ospedaliere, oppure l'utilizzo dello strumento per facilitare la collaborazione con altre città che hanno problemi comuni e obiettivi comuni.
Problemi da risolvere:
| Facilitare un processo decisionale complesso | Consentire una pianificazione urbana più efficiente | Consentire un'implementazione e un monitoraggio più efficienti dei progetti | Creare una migliore preparazione alle situazioni di emergenza | Rendere i dati urbani più facili da comprendere |
Questo gemello virtuale si concentra su tutte le richieste energetiche (elettricità, teleriscaldamento) e sulla produzione di elettricità in loco da fotovoltaico.
La combinazione di informazioni geografiche e sugli edifici con la simulazione energetica consente di quantificare gli indicatori energetici e potenzialmente altri indicatori per i quartieri cittadini.
Integrazione del modello 3D della città di Espoo nel processo di pianificazione dei distretti a energia positiva (PED)
I gemelli digitali sono supportati da città con:
Il gemello digitale delle città intelligenti è una nuova applicazione di diverse tecnologie che devono essere interoperabili e performanti. Un team capace e innovativo, con una conoscenza approfondita del funzionamento di queste tecnologie e dei loro dati, aiuterà una città a ottenere il massimo dal proprio gemello digitale. Segue una breve panoramica di alcune di queste tecnologie integrate nei gemelli digitali:
Mappa degli stakeholder di un gemello digitale urbano (BABLE, 2021)
In tutti i settori, il mercato globale dei gemelli digitali è stato valutato a 3,1 miliardi di dollari nel 2020 con un CAGR previsto del 58% fino al 2026, quando si prevede che raggiungerà i 48,2 miliardi di dollari. Si prevede che la risposta alla pandemia COVID-19 sarà uno dei principali fattori di crescita del mercato dei gemelli digitali, in particolare nel settore sanitario e farmaceutico, oltre che nelle città per monitorare meglio i focolai e rispondere ai cambiamenti della vita quotidiana causati dalla pandemia(Markets&Markets, 2020).
I gemelli digitali a livello cittadino sono ancora una tecnologia nascente e la struttura dei costi varierà molto in base all'avanguardia del software e dell'hardware in cui la città deciderà di investire. Un esempio, Virtual Singapore, ha stanziato un budget di 73 milioni di dollari per lo sviluppo della propria piattaforma di gemelli digitali e per la ricerca degli strumenti e delle tecnologie necessarie(NRF, 2020).
ICT
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L'obiettivo era quello di visualizzare un futuro ampliamento della scuola nel modo più coinvolgente e fotorealistico possibile per condividerlo con la comunità locale.
Mobilità
ICT
Costruire
Nei prossimi anni, la città di Essen si affiderà all'intelligenza artificiale (AI) per la valutazione dei danni alle strade. Con il nome di TWIN4ROAD, l'Ufficio per la Geoinformazione, la Misurazione e il Catasto, insieme a Point Cloud Technology, HPI Potsdam e Straßen.NRW, ha lanciato un progetto di ricerca triennale.
Energia
Aria
Costruire
TPC ha individuato aree di miglioramento per la gestione dei sistemi HVAC di due edifici. Abbiamo eseguito un'analisi delle prestazioni energetiche degli edifici utilizzando tecniche di intelligenza artificiale per fare una previsione accurata del fabbisogno energetico di questi edifici e ridurre le loro inefficienze energetiche.
Energia
ICT
Costruire
I modelli 3D delle città possono essere utilizzati per effettuare simulazioni energetiche degli edifici e degli isolati e valutare diversi scenari di miglioramento per raggiungere l'efficienza energetica degli isolati. La visualizzazione dei risultati tramite indicatori concisi consente di risparmiare tempo ai progettisti.
Energia
ICT
Acqua
Costruire
Altro
BIMROCKET è una piattaforma open source per la gestione di progetti di Building Information Modelling (BIM), una metodologia di lavoro collaborativo per il settore delle costruzioni. Permette di visualizzare e modificare i modelli di edifici e di archiviare i progetti BIM in un database OrientDB.
Responsabilità sociale
Costruire
ICT
Fällanden ha realizzato un progetto di sviluppo comunale e voleva offrire alla popolazione una visualizzazione realistica e interattiva con cui mostrare chiaramente il contesto degli edifici di nuova progettazione. Grazie alla chiarezza che ne deriva, è stato possibile ottenere un processo decisionale più partecipativo e veloce.
Mobilità
Costruire
Fornire uno spazio di lavoro di co-creazione per un'ampia gamma di stakeholder per un progetto di sviluppo di una grande città, per analizzare l'impatto dello sviluppo attraverso simulazioni e analisi.
Energia
ICT
Costruire
L'idea di base del gemello digitale di Sello è che ha lo stesso aspetto e comportamento di quello reale, ma è solo una copia digitale dal punto di vista energetico. Il caso d'uso può essere utilizzato per l'ottimizzazione energetica o per i casi d'uso di centrali elettriche virtuali (VPP).