Le jumeau numérique de Tokyo est opérationnel ! Intelligence incarnée, migration d'échantillons zéro, monde réel, pensée collective partagée

[Introduction à New Wisdom] Après avoir dynamisé les domaines du design artistique et de la rédaction, l'IA a également insufflé une nouvelle vigueur à la planification urbaine et à la surveillance en temps réel de la dynamique urbaine.
Nuage de points 3D haute résolution de Tokyo Jumeau numérique Le modèle est désormais disponible publiquement ! Tout le monde peut le télécharger gratuitement.

Adresse du projet : https://github.com/tokyo-digitaltwin

L'échelle du modèle de jumeau numérique est hete, et sa représentation de Tokyo est incroyablement détaillée - sa précision de position absolue est d'environ 10 cm.

Passage piéton sur la route

Jim Fan, chercheur principal chez NVIDIA, a déclaré : « Il est évident que de plus en plus de villes, de maisons et d'usines seront importées dans les environnements simulés. »

À l'avenir, les robots ne seront plus entraînés de manière isolée. Ils seront simulés comme une « flotte d'acier » dans un moteur graphique en temps réel, et leur puissance sera décuplée grâce à un immense cluster afin de générer les prochains billions de données d'entraînement de haute qualité.
Autrement dit, la numérisation de l'environnement physique et son importation dans le monde de la simulation virtuelle accéléreront considérablement le développement de la robotique.
En s'entraînant dans des environnements simulés de haute précision, les robots peuvent acquérir des données d'entraînement riches et apprendre rapidement dans des scénarios complexes.
Cette approche favorisera une transition harmonieuse des robots du monde virtuel au monde réel et améliorera leur efficacité et leur intelligence dans les applications pratiques.

Qu’est-ce qu’un jumeau numérique urbain ?
En termes simples, un jumeau numérique est une reproduction d'une entité de l'espace physique transposée dans le cyberespace.
Une fois que cette reproduction atteint un certain niveau de précision, on peut simuler des comportements et surveiller des opérations en utilisant des données en temps réel envoyées par des capteurs sur les objets physiques, permettant ainsi la construction et l'exploitation de villes « jumelles ».
Le jumelage numérique des villes consiste en réalité à reproduire des infrastructures telles que les bâtiments et les routes, les activités économiques, les flux humains et d'autres éléments comme des « jumeaux » dans le cyberespace, sur la base de données urbaines perçues.

Autrement dit, comme dans la boucle continue telle que celle de la figure ci-dessous, il est possible d'effectuer des analyses et des simulations avancées dans le cyberespace à partir de données en temps réel obtenues à partir de divers domaines d'activité dans l'espace physique et de renvoyer les résultats à l'espace physique sous une forme interactive à grande vitesse.

Selon Werner Kritzinger et al., le jumeau numérique comporte trois phases.
La première étape, appelée modélisation numérique, consiste à effectuer manuellement la conversion entre un objet physique existant et l'espace virtuel dans lequel il est représenté. Dans le cas du jumeau numérique d'une ville, il s'agit de reproduire sur la ville en 3D les données historiques déjà disponibles (par exemple, les données de circulation).
La deuxième étape est connue sous le nom d'ombrage numérique, un état de flux de données unidirectionnel qui prend en charge la conversion automatique d'objets physiques en objets numériques.
La troisième étape est celle du jumeau numérique, où les objets physiques et numériques fusionnent complètement dans les deux sens : chaque modification d’un objet se répercute automatiquement sur l’autre. Dans le jumeau numérique de la ville, il s’agit d’un échange de données bidirectionnel entre l’espace physique réel et le cyberespace.

Pour le jumeau numérique de la ville, les principales valeurs sont :
- Acquisition de données en temps réel liée à la réalité : collecte de données diverses en temps réel grâce à des technologies de capteurs et de communication avancées
- Analyses et simulations en espace 3D : analyses et simulations avancées telles que des expériences dans un espace reproduisant la réalité.
- Retour d'information à la réalité : retour d'information en temps réel des résultats dans l'espace réel pour la prise de décision, le contrôle du système, etc.
Par exemple, l'application de jumeaux numériques et de moteurs de prédiction basés sur l'IA à l'analyse et à la régulation des embouteillages en Nouvelle-Galles du Sud peut réduire considérablement le coût des pertes de prestations sociales dues aux embouteillages.

Jumeau numérique vs jumeau analogique
Un jumeau numérique de ville est une réplique numérique d'une ville, construite pour refléter l'état du monde physique en temps réel.
Elle évolue constamment au rythme de la ville, telle une « ombre » qui vit et respire avec elle. Ce modèle reflète non seulement l'état actuel de la ville, mais est aussi capable de réagir rapidement aux situations imprévues.
À l'inverse, la simulation urbaine est un modèle relativement statique basé sur des hypothèses et des règles prédéfinies.
Il s'agit d'une synthèse des données d'exploitation passées de la ville. Bien qu'elle puisse refléter certaines tendances, elle est moins précise que les données en temps réel du jumeau numérique. La simulation urbaine s'apparente davantage à une projection des conditions futures possibles à partir de l'historique de la ville.
Globalement, les jumeaux numériques et les simulations sont tous deux des simulations basées sur des modèles virtuels, mais il existe quelques différences clés.
La simulation est généralement utilisée pour la conception et, dans certains cas, l'optimisation hors ligne. Les concepteurs intègrent des modifications dans la simulation afin d'observer différents scénarios. Les jumeaux numériques, quant à eux, sont des environnements virtuels complexes avec lesquels les utilisateurs peuvent interagir et qu'ils peuvent mettre à jour en temps réel. Ils sont beaucoup plus vastes et leurs applications sont plus nombreuses.
Dans les simulations automobiles, par exemple, les nouveaux conducteurs peuvent bénéficier d'une formation immersive, apprendre le fonctionnement des différentes pièces d'une voiture et se confronter à divers scénarios réalistes en conduisant virtuellement. Cependant, ces scénarios ne sont pas liés à la voiture elle-même.
Le jumeau numérique de la voiture, en revanche, est associé au véhicule physique et apprend toutes les informations concernant la voiture réelle, telles que les statistiques de performance importantes, les pièces qui ont été remplacées par le passé, les problèmes potentiels observés par les capteurs, les historiques d'entretien, etc.

Les trois piliers du jumeau numérique urbain
Les trois piliers du jumeau numérique urbain sont définis comme suit : « Maintenance des données », « Visualisation des données » et « Analyse des données ».

- Maintenance des données
Maintenance et agrégation des informations géospatiales traitées sur le jumeau numérique telles que les cartes numériques 3D, les données de nuages ​​de points, les données SIG, etc., ce qui inclut la collecte, le stockage et la gestion des données.

- Visualisation des données
Grâce à des systèmes de visualisation tels que les visionneuses 3D, des données complexes sont transformées en graphiques, diagrammes et modèles 3D intuitifs, permettant aux gestionnaires de la ville de voir un « portrait numérique » de l'ensemble de la ville.
Par exemple, des cartes thermiques sont utilisées pour montrer la densité de population dans différentes zones de la ville, des diagrammes de flux dynamiques sont utilisés pour représenter le flux de circulation et les embouteillages, et des modèles 3D sont utilisés pour simuler la répartition de la consommation d'énergie dans les bâtiments.
Ces visualisations permettent aux gestionnaires municipaux de voir d'un coup d'œil l'état du fonctionnement de la ville, comme s'ils disposaient d'une paire d'« yeux » capables de voir à travers la ville.

- Analyse des données
Grâce à différents simulateurs d'application, les données du jumeau numérique sont analysées et utilisées pour des mesures.
Prenons l'exemple des transports publics urbains : l'analyse de données telles que le temps de trajet, les itinéraires et la fréquence des déplacements des passagers permet d'ajuster les lignes de bus, d'optimiser les horaires, d'améliorer l'efficacité opérationnelle des transports publics et de réduire le temps d'attente et les coûts de déplacement des passagers.
En matière de gestion de l'énergie, l'analyse des données de consommation énergétique des bâtiments permet d'élaborer des plans précis d'économie d'énergie afin de réduire la consommation énergétique de la ville et de parvenir à un développement urbain durable.

Maintenance, visualisation et analyse des données

Tokyo Digital Twin
Le projet de jumeau numérique de Tokyo devrait être réalisé d'ici 2030, et la version bêta correspondante a déjà été lancée.

Lien vers l'expérience : https://3dview.tokyo-digitaltwin.metro.tokyo.lg.jp/? _ga=2.180157796.1370176531.1735090358-57006728.1735090358