دوقلوی دیجیتال توکیو راه‌اندازی شد! هوش تجسمی، مهاجرت صفر نمونه، دنیای واقعی، تفکر جمعی مشترک

[مقدمه خرد نوین] هوش مصنوعی پس از توانمندسازی حوزه‌های طراحی هنری و نگارش متن، نیروی تازه‌ای را به برنامه‌ریزی شهری و نظارت بلادرنگ بر پویایی‌های شهری نیز تزریق کرده است.
ابر نقطه‌ای سه‌بعدی با وضوح بالا در توکیو دوقلوی دیجیتال این مدل اکنون به صورت عمومی در دسترس است! هر کسی می‌تواند آن را به صورت رایگان دانلود کند.

آدرس پروژه: https://github.com/tokyo-digitaltwin

مقیاس مدل دوقلوی دیجیتال h استوو تصویر توکیو در آن فوق‌العاده دقیق است - دقت موقعیت مطلق آن در حدود 10 سانتی‌متر است.

گذرگاه عابر پیاده در جاده

جیم فن، دانشمند ارشد تحقیقاتی انویدیا، گفت: «این یک امر بدیهی است که شهرها، خانه‌ها و کارخانه‌های بیشتر و بیشتری به محیط‌های شبیه‌سازی شده وارد خواهند شد.»

در آینده، ربات‌ها به صورت جداگانه آموزش داده نخواهند شد. آن‌ها به عنوان یک «ناوگان فولادی» در یک موتور گرافیکی بلادرنگ شبیه‌سازی می‌شوند و با یک خوشه عظیم مقیاس‌بندی می‌شوند تا تریلیون‌ها داده آموزشی با کیفیت بالا تولید کنند.
به عبارت دیگر، دیجیتالی کردن محیط فیزیکی و وارد کردن آن به دنیای شبیه‌سازی مجازی، توسعه رباتیک را تا حد زیادی تسریع خواهد کرد.
با آموزش در محیط‌های شبیه‌سازی‌شده با دقت بالا، ربات‌ها می‌توانند داده‌های آموزشی غنی را به دست آورند و در سناریوهای پیچیده به سرعت یاد بگیرند.
این رویکرد، مهاجرت روان ربات‌ها از دنیای مجازی به دنیای واقعی را تسهیل کرده و کارایی و هوش آنها را در کاربردهای عملی افزایش می‌دهد.

دوقلوی دیجیتال شهری چیست؟
به عبارت ساده، دوقلوی دیجیتال، بازتولید یک موجودیت در فضای فیزیکی است که به فضای مجازی منتقل شده است.
زمانی که این بازتولید به سطح خاصی از دقت برسد، می‌توان با استفاده از داده‌های بلادرنگ ارسال شده از حسگرها روی اشیاء فیزیکی، رفتارها را شبیه‌سازی و عملیات را رصد کرد و امکان ساخت و بهره‌برداری از شهرهای «دوقلو» را فراهم کرد.
دوقلوی دیجیتالی شهرها در واقع بازتولید زیرساخت‌هایی مانند ساختمان‌ها و جاده‌ها، فعالیت‌های اقتصادی، جریان‌های انسانی و سایر عناصر مانند «دوقلوها» در فضای مجازی بر اساس داده‌های شهری درک شده است.

به عبارت دیگر، همانند حلقه پیوسته مانند آنچه در شکل زیر نشان داده شده است، می‌توان تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌ای را در فضای مجازی بر اساس داده‌های بلادرنگ به‌دست‌آمده از حوزه‌های مختلف فعالیت در فضای فیزیکی انجام داد و نتایج را به صورت تعاملی و با سرعت بالا به فضای فیزیکی بازگرداند.

طبق گفته ورنر کریتزینگر و همکارانش، سه مرحله برای دوقلوی دیجیتال وجود دارد.
مرحله اول به عنوان مدل‌سازی دیجیتال شناخته می‌شود، که در آن تبدیل متقابل بین یک شیء فیزیکی موجود و فضای مجازی که در آن نمایش داده می‌شود، حالتی است که به صورت دستی انجام می‌شود. در مورد دوقلوی دیجیتال شهر، حالتی است که در آن داده‌های تاریخی موجود (مثلاً بازتولید داده‌های جریان ترافیک و غیره) در شهر سه‌بعدی بازتولید می‌شوند.
مرحله دوم به عنوان سایه‌زنی دیجیتال شناخته می‌شود، حالتی از جریان داده یک‌طرفه که از تبدیل خودکار اشیاء فیزیکی به اشیاء دیجیتال پشتیبانی می‌کند.
مرحله سوم، دوقلوی دیجیتال است که در آن اشیاء فیزیکی و دیجیتال، در هر دو جهت به طور کامل با هم ادغام می‌شوند، به طوری که هر شیء تغییر می‌کند و به طور خودکار در دیگری منعکس می‌شود. در دوقلوی دیجیتال شهر، حالت تبادل دو طرفه داده‌ها در فضای فیزیکی واقعی و فضای مجازی وجود دارد.

برای دوقلوی دیجیتال شهر، ارزش‌های اصلی عبارتند از:
- جمع‌آوری داده‌های بلادرنگ مرتبط با واقعیت: جمع‌آوری داده‌های مختلف در زمان واقعی با استفاده از فناوری‌های پیشرفته حسگر و فناوری‌های ارتباطی
- تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌ها با استفاده از فضای سه‌بعدی: تحلیل‌ها و شبیه‌سازی‌های پیشرفته مانند آزمایش‌ها در فضایی که واقعیت را بازتولید می‌کند
- بازخورد به واقعیت: بازخورد نتایج در زمان واقعی به فضای واقعی برای تصمیم‌گیری، کنترل سیستم و غیره.
برای مثال، استفاده از دوقلوهای دیجیتال و موتورهای پیش‌بینی هوش مصنوعی در تحلیل و تنظیم ترافیک در نیو ساوت ولز می‌تواند به طور قابل توجهی هزینه مزایای اجتماعی از دست رفته به دلیل ترافیک را کاهش دهد.

دوقلوی دیجیتال در مقابل آنالوگ
دوقلوی دیجیتالی شهر، یک ماکت دیجیتالی از یک شهر است که برای انعکاس وضعیت دنیای فیزیکی در زمان واقعی ساخته شده است.
این مدل دائماً در حال تغییر است، همانطور که شهر در زمان واقعی جریان دارد، مانند «سایه‌ای» که با شهر واقعی زندگی می‌کند و نفس می‌کشد. این مدل نه تنها وضعیت فعلی شهر را منعکس می‌کند، بلکه قادر است به سرعت به موقعیت‌های غیرمنتظره در واقعیت نیز واکنش نشان دهد.
در مقابل، شبیه‌سازی شهر یک مدل نسبتاً ایستا مبتنی بر فرضیات و قوانین از پیش تعیین‌شده است.
این یک خلاصه و چکیده از داده‌های عملیاتی گذشته شهر است و اگرچه می‌تواند الگوهای خاصی را منعکس کند، اما نسبت به داده‌های بلادرنگ دوقلوی دیجیتال دقت کمتری دارد. شبیه‌سازی شهر بیشتر شبیه پیش‌بینی شرایط احتمالی آینده بر اساس «سابقه پزشکی» گذشته شهر است.
به طور کلی، دوقلوهای دیجیتال و شبیه‌سازی‌ها هر دو شبیه‌سازی‌هایی مبتنی بر مدل‌های مجازی هستند، اما تفاوت‌های کلیدی وجود دارد.
شبیه‌سازی معمولاً برای طراحی و در برخی موارد، بهینه‌سازی آفلاین استفاده می‌شود. طراحان تغییراتی را در شبیه‌سازی وارد می‌کنند تا سناریوهای «چه می‌شود اگر» را مشاهده کنند. از سوی دیگر، دوقلوهای دیجیتال، محیط‌های مجازی پیچیده‌ای هستند که افراد می‌توانند با آنها تعامل داشته باشند و در زمان واقعی آنها را به‌روزرسانی کنند. آنها بسیار بزرگتر هستند و طیف وسیع‌تری از کاربردها را دارند.
برای مثال، در شبیه‌سازی‌های خودرو، رانندگان جدید می‌توانند یک تجربه آموزشی فراگیر داشته باشند، عملکرد قطعات مختلف خودرو را یاد بگیرند و هنگام رانندگی مجازی با سناریوهای مختلف زندگی واقعی روبرو شوند. با این حال، این سناریوها با ماشین فیزیکی واقعی مرتبط نیستند.
از سوی دیگر، دوقلوی دیجیتال خودرو با وسیله نقلیه فیزیکی مرتبط است و تمام اطلاعات مربوط به خودروی واقعی، مانند آمار مهم عملکرد، قطعاتی که در گذشته تعویض شده‌اند، مشکلات احتمالی مشاهده شده توسط حسگرها، سوابق تعمیر و نگهداری قبلی و غیره را یاد می‌گیرد.

سه رکن دوقلوی دیجیتال شهری
سه رکن دوقلوی دیجیتال شهری به عنوان «نگهداری داده‌ها»، «تجسم داده‌ها» و «تحلیل داده‌ها» تعریف می‌شوند.

- نگهداری داده‌ها
نگهداری و تجمیع اطلاعات داده‌های مکانی پردازش‌شده روی دوقلوی دیجیتالی مانند نقشه‌های دیجیتالی سه‌بعدی، داده‌های ابر نقطه‌ای، داده‌های GIS و غیره، که شامل جمع‌آوری داده‌ها، ذخیره‌سازی داده‌ها و مدیریت آن‌ها می‌شود.

- تجسم داده‌ها
از طریق سیستم‌های مصورسازی مانند نمایشگرهای سه‌بعدی، داده‌های پیچیده به نمودارها، چارت‌ها و مدل‌های سه‌بعدی بصری تبدیل می‌شوند و مدیران شهری را قادر می‌سازند تا یک «تصویر دیجیتالی» از کل شهر را ببینند.
برای مثال، از نقشه‌های حرارتی برای نشان دادن تراکم جمعیت در مناطق مختلف شهر، از نمودارهای جریان پویا برای نمایش جریان ترافیک و ازدحام و از مدل‌های سه‌بعدی برای شبیه‌سازی توزیع مصرف انرژی در ساختمان‌ها استفاده می‌شود.
این تجسم‌ها به مدیران شهری اجازه می‌دهد تا وضعیت عملکرد شهر را در یک نگاه ببینند، گویی یک جفت «چشم» دارند که می‌توانند از طریق آن شهر را ببینند.

- تحلیل داده‌ها
از طریق شبیه‌سازهای کاربردی مختلف، داده‌های مربوط به دوقلوی دیجیتال تجزیه و تحلیل شده و برای اقدامات مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به عنوان مثال، با در نظر گرفتن حمل و نقل عمومی شهری، با تجزیه و تحلیل داده‌هایی مانند زمان سفر مسافران، مسیرهای سفر و فراوانی سفر، می‌توان مسیرهای اتوبوس را تنظیم کرد، زمان‌بندی اتوبوس‌ها را بهینه کرد، کارایی عملیاتی حمل و نقل عمومی را بهبود بخشید و زمان انتظار مسافران و هزینه‌های سفر را کاهش داد.
از نظر مدیریت انرژی، با تجزیه و تحلیل داده‌های مصرف انرژی ساختمان‌ها، می‌توان برنامه‌های دقیقی برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی تدوین کرد تا مصرف انرژی شهر کاهش یابد و به توسعه پایدار شهری دست یافت.

نگهداری داده‌ها، مصورسازی داده‌ها و تحلیل داده‌ها

توکیو دیجیتال توئین
پروژه دوقلوی دیجیتال توکیو قرار است تا سال ۲۰۳۰ محقق شود و نسخه بتای مربوط به آن قبلاً راه‌اندازی شده است.

لینک به تجربه: https://3dview.tokyo-digitaltwin.metro.tokyo.lg.jp/? _ga=2.180157796.1370176531.1735090358-57006728.1735090358