數位孿生與城市永續發展

洪水和熱浪等自然災害表明，人們對環境確實缺乏控制——儘管其中一些災難實際上可能是人類決策和粗心大意的結果。

自然災害愈加頻傳，嚴重程度也在加劇，這讓人們更加關注對城市永續性的迫切需求，數位孿生技術在應對這項挑戰方面發揮著主導作用。

數位孿生的定義是實體過程的電腦模型或實體實體的複本，它們本質上是真實而準確的虛擬模型。

數位孿生的優勢

數位孿生有望成為城市永續發展的重要工具，因為它們允許研究人員重建特定的城市環境，複製影響它的因素或過程，例如智慧交通。

數位孿生還可以與環境中的感測器耦合，為嚴密監控提供即時數據。

然後，研究人員可以使用人工智慧來了解這些過程以及它們如何影響環境，預測未來的條件和影響，從而做出具有可持續性的決策。

我們對數位孿生及其在城市永續發展領域的潛力進行了批判性研究，研究表明，這些最近的技術發展已經證明其在公共和私有組織的財務和可持續性方面的效益。

我們證明，數位孿生可以監控實體資產的即時數據，並查看它們在不同的虛擬環境場景中的效能，從而使資源分配更加高效。

例如，透過測量和模擬新路網的雨水容量，可以結合利用歷史和即時感測器數據，設計對水敏感的城市以減少浪費和損失。

數位孿生實施障礙

儘管城市數位孿生（UDT）在解決技術、倫理和社會技術問題方面居於領先地位，但其應用仍然存在一些障礙。那麼，如何利用這項技術來支持城市永續發展呢？

UDT 技術的成功取決於實體和數位環境之間及時的雙向通訊——這一點不能打折扣。

我們發現的第一個因素是許多決策者缺乏數位素養，這讓他們對數位科技缺乏興趣，數位科技對他們在研究和財政資源方面也就貢獻甚少。

因此，我們在技術方面準備得越充分，就越有可能在組織或日常活動中採用數位技術。

最後，需要有標準和共享資料模型，這樣重要資料就不會停留在孤島中。

澳洲測量與太空科學研究所（SSSI）澳洲標準協會、澳洲工程師協會和澳洲規劃協會（PIA）等專業協會認為，標準化在開發跨利益相關者和司法管轄區的通用語言、流程和資料模型方面發揮著至關重要的作用。

澳洲紐西蘭空間資訊委員會制定的《支持建築和自然環境數位孿生的空間原則》強調了標準化在資訊和資料管理、UDT互通性、隱私和安全方面的作用。

信任人工智慧

許多產業面臨的一個問題是，由於存在問責制和透明度問題，演算法決策可能會受到質疑和懷疑。

我們最近進行的一項研究表明，可解釋人工智慧（XAI）或能夠解釋其結果的人工智慧在提高人工智慧決策的透明度以及人們的信任度方面有重要作用。這項研究的成果發表在《自然‧永續》（《Nature Sustainability》）期刊上。

XAI解決了「黑盒子」概念所帶來的問題——即使是AI開發人員也無法明確解釋其得出特定結果或做出特定決策的原因。

目前的數位化技術只衡量了城市實體的客觀方面，關注的是城市的物理特徵，例如建築的高度、樹冠、土地使用類型和密度、三維建築、城市重建視覺化以及建築能源評估。

然而，數位孿生應該是城市是客觀特徵（物理和功能）和主觀特徵（社會建構和場所體驗）的結合體。

儘管一些研究已經證明了衡量場所品質、設施公平使用和城市空間社交性方面的新能力，但是全系統模擬和實際應用仍然不足，這應該成為未來研究的重點，以防止使用不準確的模型製定出錯誤的決策和策略。

結合專業知識，打造數位城市

由於數位城市的應用是如此廣泛，其背後的專業知識也是如此。

讓IT和工程專業人員同政策制定者、最終用戶以及規劃和建築專家配合，我們就可以更好地利用數位技術的價值，應對未來的挑戰，並將當前投資回報給社區。

澳洲各州政府已經開始利用數位孿生功能來更好地為社區服務。新南威爾斯州空間數位孿生為整個州提供了跨組織的協作數位工作流程。它在現實世界的動態和多維模型中聚合位置資訊並將其視覺化。

維多利亞州政府獲得了3740萬澳元，用於開發維多利亞數位孿生平台，透過這個單一的線上平台整合大量2D、3D和即時數據。

該計畫受到了政府與墨爾本大學和其他利益相關者合作在漁人灣開展的數位孿生試點計畫的推動。

我們知道，數位孿生應該不只是一個複製品，它應該與物理過程或實體耦合到一個網路-物理-社會系統。

這樣的系統可能更像是一個大腦，而不是一個孿生品——它具有感知的神經，具有可以改變物理或數位系統的機構，以及維持物理和數位系統平衡的調節機制。

我們已經開始提高技能，提高專業人士、經理和高階主管的意識，並教育未來的勞動力了解數位孿生技術。我們的新教育計劃，如數位基礎設施工程碩士和數位工程研究生證書（基礎設施），應對了技術、道德和社會技術方面的挑戰。

我們也與業界合作，確定澳洲和全球基礎設施產業未來的數位工程需求，該產業正在蓬勃發展，並在逐步採用建築資訊模型（BIM）、物聯網（IoT）和虛擬現實等數位工具。

利用對新興技術的研究和開發以及這些教育計劃，我們為未來的技能組合創造了一種新的能力，將數位數據與統計、機器學習和數據模擬結合在一起。

目標很簡單——更好地與社區互動，並在永續未來城市的設計中傳達物理和社會過程、模式和預測。

以上是數位孿生與城市永續發展的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！