¡Digital Twin Tokyo ya está en funcionamiento! Inteligencia incorporada, migración de muestras cero, mundo real, pensamiento de enjambre compartido.

[Introducción a la Nueva Sabiduría] Tras potenciar los campos del diseño artístico y la redacción de textos, la IA también ha inyectado nuevo vigor a la planificación urbana y al monitoreo en tiempo real de la dinámica urbana.
Nube de puntos 3D de alta resolución de Tokio Gemelo digital ¡El modelo ya está disponible públicamente! Cualquiera puede descargarlo gratis.

Dirección del proyecto: https://github.com/tokyo-digitaltwin

La escala del modelo gemelo digital es hyy su representación de Tokio es increíblemente detallada: su precisión posicional absoluta es de aproximadamente 10 cm.

Paso de cebra en la carretera

Jim Fan, científico investigador sénior de NVIDIA, afirmó: "Es un hecho que cada vez más ciudades, casas y fábricas se importarán a entornos simulados".

En el futuro, los robots no se entrenarán de forma aislada. Se simularán como una "flota de acero" en un motor gráfico en tiempo real, ampliado con un enorme clúster para generar los próximos billones de datos de entrenamiento de alta calidad.
En otras palabras, digitalizar el entorno físico e importarlo al mundo de la simulación virtual acelerará enormemente el desarrollo de la robótica.
Mediante el entrenamiento en entornos simulados de alta precisión, los robots pueden adquirir gran cantidad de datos de entrenamiento y aprender rápidamente en escenarios complejos.
Este enfoque promoverá la transición fluida de los robots del mundo virtual al mundo real, y mejorará su eficiencia e inteligencia en aplicaciones prácticas.

¿Qué es un gemelo digital urbano?
En pocas palabras, un gemelo digital es una reproducción de una entidad del espacio físico trasladada al ciberespacio.
Una vez que esta reproducción alcanza cierto nivel de precisión, se pueden simular comportamientos y supervisar operaciones utilizando datos en tiempo real enviados por sensores instalados en los objetos físicos, lo que permite la construcción y explotación de ciudades "gemelas".
La creación de gemelos digitales de ciudades consiste, en realidad, en la reproducción de infraestructuras como edificios y carreteras, actividades económicas, flujos humanos y otros elementos, como si fueran "gemelos" en el ciberespacio, basándose en datos urbanos percibidos.

En otras palabras, como en el bucle continuo que se muestra en la figura siguiente, es posible realizar análisis y simulaciones avanzadas en el ciberespacio a partir de datos en tiempo real obtenidos de diversas áreas de actividad en el espacio físico y retroalimentar los resultados al espacio físico de forma interactiva y a alta velocidad.

Según Werner Kritzinger y otros, existen tres fases en la creación de gemelos digitales.
La primera etapa se conoce como modelado digital, donde la interconversión entre un objeto físico existente y el espacio virtual en el que se representa es un proceso manual. En el caso del gemelo digital de la ciudad, se trata de la etapa en la que los datos históricos ya disponibles (por ejemplo, la reproducción de datos de flujo de tráfico, etc.) se reproducen en la ciudad en 3D.
La segunda etapa se conoce como sombreado digital, un estado de flujo de datos unidireccional que permite la conversión automática de objetos físicos en objetos digitales.
La tercera etapa es el gemelo digital, donde los objetos físicos y digitales se fusionan completamente en ambas direcciones, de modo que cada objeto cambia y se refleja automáticamente en el otro. En el gemelo digital de la ciudad, se produce un intercambio bidireccional de datos entre el espacio físico real y el ciberespacio.

Para el gemelo digital de la ciudad, los valores principales son:
- Adquisición de datos en tiempo real vinculada a la realidad: recopilación de diversos datos en tiempo real mediante tecnologías avanzadas de sensores y comunicación.
- Análisis y simulaciones utilizando el espacio 3D: análisis y simulaciones avanzadas, como experimentos en un espacio que reproduce la realidad.
- Retroalimentación a la realidad: retroalimentación en tiempo real de los resultados al espacio real para la toma de decisiones, el control del sistema, etc.
Por ejemplo, la aplicación de gemelos digitales y motores de predicción de IA al análisis y la regulación de la congestión del tráfico en Nueva Gales del Sur puede reducir significativamente el coste de los beneficios sociales perdidos debido a la congestión del tráfico.

Gemelo digital frente a analógico
Un gemelo digital de una ciudad es una réplica digital de una ciudad construida para reflejar el estado del mundo físico en tiempo real.
Cambia constantemente a medida que la ciudad se desarrolla en tiempo real, como una «sombra» que vive y respira al unísono con la ciudad real. El modelo no solo refleja el estado actual de la ciudad, sino que también es capaz de reaccionar rápidamente ante situaciones inesperadas en la realidad.
En cambio, la simulación de ciudades es un modelo relativamente estático basado en suposiciones y reglas preestablecidas.
Se trata de una síntesis y resumen de datos históricos de la ciudad, y aunque puede reflejar ciertos patrones, es menos precisa que los datos en tiempo real del gemelo digital. La simulación de la ciudad se asemeja más a proyectar posibles condiciones futuras basándose en el historial clínico de la ciudad.
En general, tanto los gemelos digitales como las simulaciones son simulaciones basadas en modelos virtuales, pero existen algunas diferencias clave.
La simulación se utiliza habitualmente para el diseño y, en algunos casos, para la optimización fuera de línea. Los diseñadores introducen cambios en la simulación para observar diferentes escenarios. Los gemelos digitales, por otro lado, son entornos virtuales complejos con los que las personas pueden interactuar y que pueden actualizar en tiempo real. Son mucho más grandes y tienen un rango de aplicaciones más amplio.
En las simulaciones automovilísticas, por ejemplo, los nuevos conductores pueden vivir una experiencia de entrenamiento inmersiva, aprender el funcionamiento de las distintas partes del coche y enfrentarse a diferentes situaciones de la vida real mientras conducen virtualmente. Sin embargo, estas situaciones no están relacionadas con el coche físico real.
Por otro lado, el gemelo digital del coche está asociado al vehículo físico y aprende toda la información sobre el coche real, como estadísticas importantes de rendimiento, piezas que se han sustituido en el pasado, posibles problemas detectados por los sensores, registros de mantenimiento anteriores, etc.

Los tres pilares del gemelo digital urbano
Los tres pilares del Gemelo Digital Urbano se definen como "Mantenimiento de Datos", "Visualización de Datos" y "Análisis de Datos".

- Mantenimiento de datos
Mantenimiento y agregación de información de datos geoespaciales procesados ​​en el gemelo digital, como mapas digitales 3D, datos de nube de puntos, datos SIG, etc., lo que incluye la recopilación, el almacenamiento y la gestión de datos.

- Visualización de datos
Mediante sistemas de visualización como los visores 3D, los datos complejos se transforman en gráficos, diagramas y modelos 3D intuitivos, lo que permite a los gestores municipales ver un "retrato digital" de toda la ciudad.
Por ejemplo, los mapas de calor se utilizan para mostrar la densidad de población en diferentes zonas de la ciudad, los diagramas de flujo dinámicos se utilizan para representar el flujo de tráfico y la congestión, y los modelos 3D se utilizan para simular la distribución del consumo de energía en los edificios.
Estas visualizaciones permiten a los administradores de la ciudad ver el estado del funcionamiento de la misma de un vistazo, como si tuvieran un par de "ojos" que pudieran ver a través de la ciudad.

- Análisis de datos
Mediante diversos simuladores de aplicaciones, se analizan los datos del gemelo digital y se utilizan para realizar mediciones.
Tomando como ejemplo el transporte público urbano, mediante el análisis de datos como el tiempo de viaje de los pasajeros, las rutas recorridas y la frecuencia de los viajes, es posible ajustar las rutas de los autobuses, optimizar la programación de los mismos, mejorar la eficiencia operativa del transporte público y reducir el tiempo de espera y los costes de viaje de los pasajeros.
En lo que respecta a la gestión energética, mediante el análisis de los datos de consumo energético de los edificios, se pueden formular planes precisos de ahorro energético para reducir el consumo energético de la ciudad y lograr un desarrollo urbano sostenible.

Mantenimiento de datos, visualización de datos y análisis de datos.

Gemelo digital de Tokio
Está previsto que el proyecto Tokyo Digital Twin se realice en 2030, y la versión beta correspondiente ya se ha lanzado.

Enlace para la experiencia: https://3dview.tokyo-digitaltwin.metro.tokyo.lg.jp/? _ga=2.180157796.1370176531.1735090358-57006728.1735090358