Доктор наук Данилина: Цифровой двойник экономит городу миллиарды рублей

О новой методологии строительства городов в Арктике, основанной на использовании "цифровых двойников", рассказывает ее автор, доктор технических наук, заведующая кафедрой градостроительства НИУ МГСУ Нина Данилина.

Цифровой двойник - сегодня мировой тренд. Такие модели уже давно стали применяться при разработке новой техники. Но как загнать в модель целый год, где многие тысячи элементов: дома, деревья, различные системы коммуникаций - энергетика, транспорт, водоснабжение. И далее по списку. Причем эти системы с тысячами параметров взаимодействуют друг с другом. Словом, как создается такой двойник города?

Нина Данилина: Давайте сразу определимся. Сегодня есть два понятия: цифровая тень города и цифровой двойник города. Так, что такое цифровая тень? Отдельно создаются так называемые цифровые библиотеки каждого вида объектов - дома, транспорт, ЖКХ и так далее. Затем все это интегрируется в 3Д-модель и получается "цифровая тень". По сути, это полная виртуальная копия города. С ее помощью вы можете не только посмотреть, что находится на той или иной улице, но и "пройти" по ней, зайти в различные здания и так далее.

Чтобы превратить такую "тень" в настоящего "цифрового двойника", надо его загрузить с многих тысяч самых разных датчиков оперативной информацией о состоянии города - зданий, всей инфраструктуры на данный момент времени. Только тогда двойник сможет держать руку на пульсе города, анализировать, что происходит в разных его системах, какие появляются сбои и аварии, принимать решения и своевременно сообщать про них операторам.

За таким огромным городским хозяйством нужен глаз да глаз. Но во что обойдется такой двойник?

Нина Данилина: Все оценки показывают, что полноценный двойник экономит городу миллиарды рублей ежегодно. Он не только предупреждает об авариях. Его возможности намного шире. Скажем, вы хотите еще на этапе принятия решения о строительстве оценить, как новая постройка впишется в архитектуру города, какую нагрузку создаст на инфраструктуру, как спланировать транспортную доступность. "Цифровой двойник" помогает принимать такие решения, учитывая не только текущую ситуацию, но и перспективу развития города. Например, выберет наилучший вариант прокладки инженерных сетей или транспортных маршрутов. А может контролировать ход строительства, оптимизировать расход ресурсов, снижать затраты на эксплуатацию.

Как говорится, "цифровой двойник" - наше все. Скоро им обзаведется каждый город. Выгоды очевидные.

Нина Данилина: Очевидные, однако есть несколько серьезных "но". Назову лишь самое главное. Далеко не всегда информация о состоянии различных городских систем принадлежит государству, у нее могут быть и другие обладатели. Которые, мягко говоря, не спешат ей делиться. И пока нет правовых рычагов, которые обязывают всех снабжать двойника информацией в полном объеме. Поэтому очень часто то, что мы понимаем под цифровым двойником города, на самом деле им не является. Это лишь отдельные его фрагменты, которые способны решить лишь какие-то очень узкие задачи.

Вы создаете методологию проектирования городов для Арктики, основанную на использовании цифровых двойников. А в мире уже есть такие примеры?

Нина Данилина: На данный момент нет данных о таких работах. Думаю, понятно почему. Сегодня масштабное освоение этого региона разными странами только начинается. Учитывая, что разработка и эксплуатация двойников - дело дорогое, внедрять их имело смысл прежде всего в больших мегаполисах. Но сейчас, по мере того как такие модели совершенствуются, техника становится дешевле, двойники завоевывают все новые территории. Теперь дело дошло и для Арктики, особенно учитывая планы России по освоению этого региона.

Учитывая местный климат, это должны быть северные, "закаленные" двойники?

Нина Данилина: Конечно. Они разрабатываются с учетом климатической специфики. Например, известно, что так называемая климатическая комфортность нахождения на воздухе в Арктике составляет не более 15 минут. Значит, в городе на соответствующем расстоянии должны располагаться общественные объекты, где люди могут и согреться, и получить социальные услуги. Это магазины, кафе, банки, салоны и многие другие объекты социальной инфраструктуры.

Мы создаем алгоритм, который анализирует плотность размещения таких объектов на территории города и проектирует, как их разместить, какая требуется инфраструктура, инженерные сети.

Другой обязательный северный фактор - ветер. Чтобы, говоря попросту, людей не сдувало, чтобы свести к минимуму аэродинамический эффект, алгоритм должен найти самый оптимальный по многим параметрам вариант расположения домов.

Еще один чисто арктический фактор - так называемый эффект сжатия. Он связан и с демографией, и с оттоком населения из этого региона. Есть примеры, когда на периферии города, в одном доме остается жить всего одна семья. Для нее приходится подводить ко всему дому теплоснабжение, работают инженерные сети. Понятно, что это крайне неэффективно. Так вот предлагается политика управляемого сжатия, когда люди из таких депрессивных регионов переселяются ближе к центру города. Задача с учетом многих и экономических, и социальных факторов очень непростая. Разрулить такие ситуации, найти из многих вариантов лучшие должен цифровой двойник.

Строительство в Арктике имеет еще одну специфику - дома стоят на вечной мерзлоте. Но с учетом глобального потепления она уже кое-где начинает терять свою вечность. Как это учесть при строительстве?

Нина Данилина: Прежде всего нужно постоянно мониторить состояние и всех домов, и всех инженерных коммуникаций. А значит, в цифровом двойнике должна быть система самых разных датчиков, которые в реальном режиме времени постоянно будут следить за всем городским хозяйством и предупреждать о всех возможных аварийных ситуациях.