Digital Twin Tokyo è online! Intelligenza incarnata, migrazione a zero campioni, mondo reale, pensiero collettivo condiviso.

[Introduzione a New Wisdom] Dopo aver potenziato i settori del design artistico e della scrittura, l'intelligenza artificiale ha infuso nuovo vigore anche nella pianificazione urbana e nel monitoraggio in tempo reale delle dinamiche urbane.
Nuvola di punti 3D ad alta risoluzione di Tokyo Gemello digitale Il modello è ora disponibile al pubblico! Chiunque può scaricarlo gratuitamente.

Indirizzo del progetto: https://github.com/tokyo-digitaltwin

La scala del modello del gemello digitale è hEe, e la sua rappresentazione di Tokyo è incredibilmente dettagliata: la sua precisione posizionale assoluta è entro circa 10 cm.

Attraversamento pedonale sulle strisce pedonali

Jim Fan, ricercatore senior di NVIDIA, ha affermato: "È scontato che sempre più città, case e fabbriche verranno importate in ambienti simulati".

In futuro, i robot non verranno addestrati singolarmente. Verranno simulati come una "flotta d'acciaio" in un motore grafico in tempo reale, scalato con un enorme cluster per generare i prossimi trilioni di dati di addestramento di alta qualità.
In altre parole, digitalizzare l'ambiente fisico e importarlo nel mondo della simulazione virtuale accelererà notevolmente lo sviluppo della robotica.
Grazie all'addestramento in ambienti simulati ad alta precisione, i robot possono acquisire una ricca quantità di dati di addestramento e apprendere rapidamente in scenari complessi.
Questo approccio favorirà la transizione agevole dei robot dal mondo virtuale a quello reale, migliorandone l'efficienza e l'intelligenza nelle applicazioni pratiche.

Che cos'è un gemello digitale urbano?
In parole semplici, un gemello digitale è una riproduzione di un'entità presente nello spazio fisico, trasposta nel cyberspazio.
Una volta raggiunto un certo livello di accuratezza nella riproduzione, è possibile simulare comportamenti e monitorare le operazioni utilizzando dati in tempo reale inviati da sensori installati sugli oggetti fisici, consentendo la costruzione e la gestione di città "gemelle".
La creazione di gemelli digitali delle città consiste nella riproduzione, in forma virtuale, di infrastrutture come edifici e strade, attività economiche, flussi di persone e altri elementi, come se fossero "gemelli" nel cyberspazio, sulla base di dati urbani percepiti.

In altre parole, come nel ciclo continuo illustrato nella figura sottostante, è possibile eseguire analisi e simulazioni avanzate nel cyberspazio basandosi su dati in tempo reale provenienti da diverse aree di attività nello spazio fisico e trasmettere i risultati allo spazio fisico in forma interattiva e ad alta velocità.

Secondo Werner Kritzinger e altri, la creazione di un gemello digitale si articola in tre fasi.
La prima fase è nota come modellazione digitale, in cui la conversione tra un oggetto fisico esistente e lo spazio virtuale in cui è rappresentato è un processo eseguito manualmente. Nel caso del gemello digitale della città, si tratta della fase in cui i dati storici già disponibili (ad esempio, la riproduzione dei dati sul flusso del traffico, ecc.) vengono riprodotti sulla città in 3D.
La seconda fase è nota come digital shading, uno stato di flusso di dati unidirezionale che supporta la conversione automatica di oggetti fisici in oggetti digitali.
La terza fase è quella del gemello digitale, in cui oggetti fisici e digitali raggiungono una fusione completa in entrambe le direzioni, in cui ogni oggetto cambia e si riflette automaticamente nell'altro. Nel gemello digitale della città, si ha uno scambio bidirezionale di dati tra lo spazio fisico reale e il cyberspazio.

Per il gemello digitale della città, i valori principali sono:
- Acquisizione di dati in tempo reale collegata alla realtà: raccolta di vari dati in tempo reale tramite tecnologie di sensori e di comunicazione avanzate.
- Analisi e simulazioni utilizzando lo spazio 3D: analisi e simulazioni avanzate come esperimenti in uno spazio che riproduce la realtà
- Feedback alla realtà: feedback in tempo reale dei risultati nello spazio reale per il processo decisionale, il controllo del sistema, ecc.
Ad esempio, l'applicazione di gemelli digitali e motori di previsione basati sull'intelligenza artificiale all'analisi e alla regolamentazione della congestione del traffico nel Nuovo Galles del Sud può ridurre significativamente il costo dei benefici sociali persi a causa della congestione stradale.

Gemello digitale vs. analogico
Un gemello digitale di una città è una replica digitale di una città, creata per riflettere lo stato del mondo fisico in tempo reale.
Si trasforma costantemente, seguendo l'evoluzione della città in tempo reale, come un'ombra che vive e respira insieme alla città stessa. Il modello non solo riflette lo stato attuale della città, ma è anche in grado di reagire rapidamente a situazioni impreviste nella realtà.
Al contrario, la simulazione urbana è un modello relativamente statico basato su ipotesi e regole predefinite.
Si tratta di una sintesi e di un riassunto dei dati storici relativi al funzionamento della città e, sebbene possa riflettere determinati modelli, è meno accurata dei dati in tempo reale del gemello digitale. La simulazione urbana è più simile alla proiezione di possibili condizioni future basate sulla "storia clinica" passata della città.
Nel complesso, sia i gemelli digitali che le simulazioni sono simulazioni basate su modelli virtuali, ma presentano alcune differenze fondamentali.
La simulazione viene tipicamente utilizzata per la progettazione e, in alcuni casi, per l'ottimizzazione offline. I progettisti introducono modifiche nella simulazione per osservare scenari ipotetici. I gemelli digitali, d'altro canto, sono ambienti virtuali complessi con cui le persone possono interagire e che possono aggiornare in tempo reale. Sono molto più ampi e hanno una gamma di applicazioni più vasta.
Nelle simulazioni automobilistiche, ad esempio, i neopatentati possono vivere un'esperienza di formazione immersiva, imparare il funzionamento di diverse parti dell'auto e affrontare vari scenari di vita reale mentre guidano virtualmente. Tuttavia, questi scenari non sono associati all'auto fisica reale.
Il gemello digitale dell'auto, invece, è associato al veicolo fisico e apprende tutte le informazioni relative all'auto stessa, come ad esempio importanti statistiche sulle prestazioni, parti sostituite in passato, potenziali problemi rilevati dai sensori, precedenti interventi di manutenzione, ecc.

I tre pilastri del gemello digitale urbano
I tre pilastri del Digital Twin Urbano sono definiti come "Manutenzione dei dati", "Visualizzazione dei dati" e "Analisi dei dati".

- Manutenzione dei dati
Manutenzione e aggregazione di informazioni geospaziali elaborate sul gemello digitale, come mappe digitali 3D, dati di nuvole di punti, dati GIS, ecc., che include la raccolta, l'archiviazione e la gestione dei dati.

- Visualizzazione dei dati
Grazie a sistemi di visualizzazione come i visualizzatori 3D, i dati complessi vengono trasformati in grafici, diagrammi e modelli 3D intuitivi, consentendo agli amministratori cittadini di visualizzare un "ritratto digitale" dell'intera città.
Ad esempio, le mappe di calore vengono utilizzate per mostrare la densità di popolazione in diverse aree della città, i diagrammi di flusso dinamico per rappresentare il flusso del traffico e la congestione, e i modelli 3D per simulare la distribuzione del consumo energetico negli edifici.
Queste visualizzazioni permettono agli amministratori cittadini di vedere a colpo d'occhio lo stato di funzionamento della città, come se avessero un paio di "occhi" in grado di vedere attraverso la città.

- Analisi dei dati
Attraverso vari simulatori applicativi, i dati del gemello digitale vengono analizzati e utilizzati per definire delle misure.
Prendendo come esempio il trasporto pubblico urbano, analizzando dati quali i tempi di percorrenza, i percorsi e la frequenza delle corse, è possibile adattare i percorsi degli autobus, ottimizzare gli orari, migliorare l'efficienza operativa del trasporto pubblico e ridurre i tempi di attesa e i costi di viaggio dei passeggeri.
In termini di gestione energetica, analizzando i dati di consumo energetico degli edifici, è possibile formulare piani di risparmio energetico precisi per ridurre il consumo energetico della città e raggiungere uno sviluppo urbano sostenibile.

Gestione dei dati, visualizzazione dei dati e analisi dei dati

Tokyo Digital Twin
Il progetto Tokyo Digital Twin dovrebbe essere realizzato entro il 2030 e la relativa versione beta è già stata lanciata.

Link all'esperienza: https://3dview.tokyo-digitaltwin.metro.tokyo.lg.jp/? _ga=2.180157796.1370176531.1735090358-57006728.1735090358