Jumeaux numériques et construction de la ville du futur

Digital Twin, également connu sous le nom de "Digital Twin", est un processus de simulation qui utilise pleinement les modèles physiques, les mises à jour des capteurs, l'historique des opérations et d'autres données pour intégrer des quantités multidisciplinaires, multi-physiques, multi-échelles. , et la cartographie multi-probabilité est réalisée dans l'espace virtuel pour refléter l'ensemble du processus de cycle de vie de l'équipement physique correspondant.

La signification inspirante la plus importante du jumeau numérique est qu'il réalise le retour d'un système physique réel sur un modèle numérique spatial. Le ministère américain de la Défense a été le premier à proposer l’utilisation de la technologie des jumeaux numériques pour le maintien de la santé et la sécurité des véhicules aérospatiaux.

L'introduction de la technologie des jumeaux numériques est l'innovation la plus révolutionnaire du 21e siècle. Aujourd’hui, la technologie des jumeaux numériques a des applications directes dans divers secteurs économiques, notamment dans l’industrie manufacturière, la santé et d’autres domaines. Récemment, le secteur de l’AEC (Architecture, Ingénierie et Construction) a également montré une tendance à créer des jumeaux numériques pour remédier à la désorganisation des entreprises.

L’adoption de cette future technologie nous permet de passer de la construction d’une brique à la fois à la construction d’une blockchain à la fois. Les architectes, les urbanistes et les urbanistes utilisent la technologie pour créer des répliques virtuelles de l’environnement bâti afin de comprendre la viabilité à long terme de leur travail.

© Digital Twins of Water Cube Pilot, ARUP

Histoire des jumeaux numériques

La première description de la technologie des jumeaux numériques remonte à la publication par David Gelernter en 1991 de "Mirror World" ​ " (Mirror Worlds), dans lequel il explore l'impact de la technologie informatique sur le monde futur. Cependant, le concept et le modèle des jumeaux numériques ont été présentés publiquement pour la première fois par Michael Greaves en 2002 lors de la conférence de la Society of Manufacturing Engineers à Troy, dans le Michigan. Il a proposé le concept de jumeaux numériques comme modèle de recherche pour la gestion du cycle de vie des produits. Le terme « jumeau numérique » a été officiellement inventé par John Vickers de la NASA dans le « 2010 Roadmap Report ».

© Microsoft – Azure Digital Twins

Comment fonctionnent les jumeaux numériques ?

La technologie des jumeaux numériques est pilotée par les données. Les réseaux de capteurs acquièrent des données pour créer des copies virtuelles du monde physique. Le cadre des jumeaux numériques se compose de trois parties :

• Objet physique – le produit réel
• Objet virtuel – produit clone numérique
• La connexion entre les objets physiques et virtuels – le flux du produit physique au virtuel. les données du produit et les informations fournies du produit virtuel au produit physique

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© Challengee Advisory

Comme le montre la figure ci-dessus, le jumeau numérique ainsi créé peut être utilisé pour comprendre le construit et Caractéristiques particulières de l'environnement non bâti. L'analyse des données en conjonction avec d'autres sources d'information permet de comprendre les origines du sujet d'étude correspondant et de faire des prédictions sur son avenir.

De manière générale, il existe des similitudes entre les jumeaux numériques et la modélisation 3D basée sur l'interface utilisateur et la visualisation. Cependant, ce qui les différencie est le facteur données. Alors que la modélisation 3D se limite à fournir une vue d’un objet, un jumeau numérique fournit une vue de l’objet et des données en temps réel. Les jumeaux numériques vont encore plus loin en explorant la manière dont diverses conditions environnementales affecteront un objet au fil du temps.

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© ArcGIS

Comment les jumeaux numériques peuvent-ils améliorer l'urbanisme ?

Actuellement, le monde s’urbanise rapidement, avec environ 56 % de la population mondiale vivant dans les villes. Les villes doivent donc être pleinement préparées à des afflux de population à grande échelle. Cependant, étant donné la croissance effrénée de la plupart des zones urbaines du monde, les jumeaux numériques peuvent contribuer à rationaliser le développement urbain grâce à l’analyse des données. En créant un jumeau numérique d’une ville, les politiques, les règles de conception et les méthodes de construction peuvent être virtuellement testées et développées dans le monde réel. L’adoption des jumeaux numériques peut révolutionner la manière dont les villes sont conçues, exploitées, entretenues et entretenues afin d’améliorer la qualité de vie des citoyens.

Élaboration de politiques efficaces

Les municipalités et autres organes directeurs locaux peuvent bénéficier de la technologie des jumeaux numériques en utilisant les données pour planifier, finaliser les stratégies d'investissement et identifier les opportunités. Ils peuvent simuler des politiques proposées dans un monde virtuel et étudier leurs impacts avant de les mettre en œuvre dans le monde réel. À l’échelle mondiale, des villes comme Singapour, Helsinki et les Émirats arabes unis investissent dans la technologie des jumeaux numériques pour atteindre des objectifs allant du développement durable au développement axé sur les transports en commun, en passant par les projets de rénovation des bâtiments et la portée du tourisme virtuel.

© Avec l'aimable autorisation de l'Autorité foncière de Singapour

atténuationrisque environnemental

Avec l'augmentation alarmante du réchauffement climatique et du changement climatique, la technologie des jumeaux numériques peut aider à cartographier les environnements futurs et leur impact sur les villes. Des données telles que l’élévation du niveau de la mer et le mouvement des plaques tectoniques dans les villes virtuelles peuvent être utilisées pour guider le développement des villes physiques. En évaluant les risques, les villes peuvent être mieux préparées à atténuer les catastrophes naturelles telles que les inondations, les tremblements de terre, les tsunamis et les ouragans. ​​

Examen de la stabilité structurelle du bâtiment

En raison de la mauvaise qualité de la construction, l'effondrement du bâtiment est devenu un problème problème dans les routines quotidiennes de la ville, entraînant des pertes de vies et de ressources. La création d'un jumeau numérique avant de commencer le processus de construction physique permet de déterminer l'adéquation des matériaux et des pratiques de construction. Cela contribuera à créer des communautés sûres et saines et aidera les communautés urbaines à prospérer. Les municipalités peuvent utiliser ces données pour procéder à des examens de la résistance structurelle des bâtiments plus anciens afin que les communautés puissent être évacuées en temps opportun afin d'éviter tout dommage physique.

Économie d'énergie et de coûts d'exploitation

Les données obtenues à partir du jumeau numérique peuvent être utilisées pour optimiser le système de services du bâtiment, ce qui contribuera à réduire la consommation d'énergie et les coûts d'exploitation du structure. Les urbanistes peuvent également identifier la possibilité de construire des toits pour exploiter l’énergie solaire pour alimenter les bâtiments. Le spectre complet des énergies renouvelables peut toujours être exploré dans les villes jumelles numériques pour contribuer à réduire l’effet d’îlot de chaleur urbain et accroître l’autosuffisance des bâtiments.

© Ton De Vries – YouTube

Améliorer les réseaux d'infrastructures

Grâce aux données des villes jumelles numériques, les planificateurs des transports, en collaboration avec les urbanistes, peuvent identifier la probabilité de goulots d'étranglement et de congestion du trafic dans la ville physique. Le besoin de survols et d’extensions de routes peut être prédéterminé en identifiant la croissance du nombre de véhicules routiers. Les systèmes de transports en commun rapides (MRTS) peuvent être testés et conçus de manière optimale pour améliorer l’efficacité des transports publics urbains afin de répondre à l’expansion urbaine.

Virtual Tour

Les possibilités des jumeaux numériques ne se limitent pas aux aspects techniques de la planification urbaine, mais permettent d'explorer davantage la génération de revenus des visites virtuelles. Alors que le marché offre déjà des vues panoramiques à 360 degrés sur les rues et les bâtiments. Les jumeaux numériques poussent cette technologie encore plus loin. Dans un jumeau numérique, les gens peuvent faire plus que simplement regarder un lieu. Ils peuvent faire du shopping, jouer, apprendre et même devenir citoyens d’une ville virtuelle.

Par exemple,​​Virtual Helsinki​​est un jumeau numérique du centre d'Helsinki, créé avec la technologie de réalité virtuelle 3D de haute qualité de Zoan, que les gens peuvent visiter et faire des activités virtuellement. Les visites virtuelles favorisent un mode de vie durable en permettant aux gens de découvrir le monde dans le confort de leur foyer. Alors que de nombreux pays doivent encore explorer le potentiel de la technologie des jumeaux numériques, Singapour a créé un test sur le terrain pour son apparence virtuelle. Le modèle cité-état comprend 3 millions d’images de rue et 160 000 images aériennes. Plus d'un milliard de points de données sont tracés en 3D, ce qui équivaut à plus de 100 téraoctets de données. La base du modèle s'appuiera sur 14 ensembles de données de base, notamment l'utilisation des terres, la couverture arborée et les services publics souterrains. L’île entière sera cartographiée en permanence à l’aide d’outils de cartographie aérienne et routière pour que le jumeau numérique reste pertinent et conforme au développement de Singapour. Avec ses chiffres Twin, Singapour envisage de résoudre son problème de longue date d’effet d’îlot de chaleur urbain. La ville virtuelle sera utilisée pour étudier la faisabilité de nouveaux développements immobiliers dans la ville et leur impact sur l'environnement environnant. Les décideurs politiques examineront également des modèles qui identifient les pièges potentiels des infrastructures et proposeront des solutions appropriées pour le futur Singapour. À l’avenir, Singapour prévoit également d’utiliser des jumeaux numériques pour reconstruire les scènes d’accidents grâce à la criminalistique numérique et à la planification de scénarios pour les véhicules et robots autonomes.

Pour résumer

Les avantages de la technologie des jumeaux numériques encouragent les responsables informatiques mondiaux à travailler dur pour faire progresser les logiciels de jumeaux numériques. Les principaux géants de l'informatique, à savoir Microsoft, GE Digital, Siemens et Dassault Systèmes, ont créé un logiciel de jumeau numérique. Des innovateurs du secteur AEC, tels que Cityzenith, ont lancé des logiciels de jumeaux numériques spécifiquement destinés à l'environnement bâti. SmartWorldPro est un autre logiciel de jumeau numérique de premier plan, qui facilite la conception et la gestion de bâtiments et d'autres formes d'immobilier.

L'utilisation de la technologie des jumeaux numériques dans la planification urbaine peut améliorer les capacités décisionnelles des parties prenantes. Il suscite l’espoir d’une ville future plus durable, centrée sur l’humain, organisée et désirable.

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