Quais são os cenários típicos de aplicação dos gémeos digitais nas cidades?

O seguinte artigo é proveniente de Pesquisa da Indústria da Cidade Digital

A cidade gêmea digital refere-se à criação, no mundo digital, de uma cidade virtual digital com aparência, comportamento e raciocínio idênticos aos da cidade física real, permitindo o monitoramento, o diagnóstico, a retrospectiva, a previsão e o controle de decisões do mundo real. Ela é empregada na gestão de todo o ciclo de vida da cidade física — planejamento, construção, governança e otimização —, elevando a eficiência operacional da cidade e a experiência de moradia dos cidadãos.

O gêmeo digital reúne diversas tecnologias de ponta, como Internet das Coisas, big data, BIM, GIS e inteligência artificial.

Quais são os cenários típicos de aplicação do gêmeo digital?

         
01 Gestão urbana    

A cidade gêmea digital refere-se ao uso de tecnologias como a Internet das Coisas, a tecnologia de informação geográfica e os modelos urbanos inteligentes de construção para transformar a cidade física em um modelo de cidade virtual digital; por meio da simulação da operação no modelo, alcança-se o efeito de monitoramento em tempo real, realizando-se, em seguida, funções como previsão, análise e otimização.

O conceito tradicional de cidade inteligente limitava-se a tornar cada função urbana individualmente inteligente. A cidade gêmea digital, por sua vez, integra o virtual e o real já no projeto de alto nível: com base na digitalização e na informatização, sobrepõe as entidades físicas aos seus gêmeos digitais correspondentes, concretizando a interação entre o virtual e o real.

Os cenários de aplicação do gêmeo digital são amplos. Atualmente, já existem casos práticos relativamente maduros em áreas como transporte, parques industriais e resposta a emergências urbanas.

         
02 Transporte urbano

A transformação digital do setor de transportes vem sendo desenvolvida há muitos anos, e a eficiência operacional do tráfego rodoviário foi significativamente elevada; ainda assim, restam alguns problemas a serem resolvidos.    

Com o surgimento da tecnologia de gêmeo digital, a construção de um novo sistema de transporte inteligente — apoiado no espaço virtual da cidade gêmea digital e combinando dados de informação de tráfego com mapas de alta precisão, com capacidade de operação em tempo real, simulação, previsão e controle das entidades físicas — será a nova direção do desenvolvimento do transporte no futuro.

Em cenários de transporte em cidades inteligentes, a tecnologia de gêmeo digital pode ser aplicada a três subcenários: interseções holográficas, rodovias e centros de transporte (metrô, estações, aeroportos etc.).

As interseções holográficas utilizam dispositivos de percepção, como radares e câmeras, para o monitoramento; há problemas como a instabilidade do monitoramento de eventos de tráfego em grande escala sob quaisquer condições climáticas e o desempenho insatisfatório no monitoramento de pedestres e equipamentos; além disso, a apresentação se dá principalmente em uma perspectiva bidimensional, incapaz de atender às necessidades de simulação e tomada de decisão de alguns cenários (como comando de emergência e planejamento de tráfego).

         
03 Rodovias

As rodovias inteligentes tradicionais dependem principalmente de câmeras de monitoramento, com densidade limitada de pontos de instalação e cobertura restrita às áreas-chave; faltam meios para o acompanhamento das condições das vias e dos eventos ao longo de todo o trecho, existem pontos cegos na supervisão e é difícil formar uma percepção abrangente e eficaz; os dados são coletados mas não utilizados, o que resulta em baixo valor de apoio à decisão.

         
04 Centros de transporte

Atualmente, os sistemas de dados dos centros de transporte são complexos, extensos e não interconectados; o tratamento de dados ainda adota métodos estatísticos unidimensionais, com fraca capacidade de previsão e julgamento; a programação de escalas depende basicamente do julgamento empírico dos funcionários, e, em períodos de pico e feriados, ocorrem com frequência retenções de passageiros devido a erros de previsão e à insuficiência de escalas.

         
05 Parque de carbono zero

O gêmeo digital capacita integralmente o parque inteligente de carbono zero, contribuindo para a concretização das metas de pico e neutralidade de carbono.    

O gêmeo digital pode capacitar os parques inteligentes, auxiliando seus gestores na condução de tarefas como a operação do parque, a segurança patrimonial e os negócios, reduzindo custos e aumentando a eficiência da gestão e otimizando a experiência de trabalho e de vida dos funcionários.

Com o avanço da estratégia nacional de pico e neutralidade de carbono, os parques de carbono zero vieram à tona. De acordo com dados da Agência Internacional de Energia, o consumo de energia dos parques industriais da China responde por cerca de 69% do consumo total de energia de toda a sociedade, e as emissões de carbono por cerca de 31% das emissões totais do país, com tendência de crescimento contínuo; portanto, a importância da construção de parques de carbono zero é evidente, e eles se tornaram a próxima direção de desenvolvimento dos parques inteligentes.

A capacitação da construção de parques de carbono zero pelo gêmeo digital consiste em, com base no parque gêmeo digital, coletar, por meio de tecnologias de sensoriamento, dados relacionados às emissões de carbono e, combinados com algoritmos de IA, simular e prever atividades como o planejamento das emissões de carbono, o cálculo de carbono e o monitoramento da eficiência energética; por meio da construção de parques de carbono zero eficientes, seguros e inteligentes, contribui-se para a realização antecipada das metas de pico e neutralidade de carbono do parque.

         
06 Emergências urbanas

O gêmeo digital capacita a resposta inteligente a emergências, consolidando a linha de defesa da segurança urbana.    

A aplicação da tecnologia de gêmeo digital na área de emergências urbanas já começou a demonstrar, gradualmente, sua superioridade e seu potencial de aplicação: por meio do monitoramento e da análise de dados e informações em tempo real, é possível responder prontamente aos diversos eventos de emergência. O gêmeo digital pode ser aplicado a cenários de emergências urbanas, como exercícios de resposta a emergências, alerta de desastres e apoio à decisão, monitoramento e avaliação ambiental e gestão de materiais perigosos.

Isso pode melhorar a gestão urbana, aumentar a eficiência dos resgates e reduzir perdas; com o contínuo avanço da tecnologia e a constante ampliação dos cenários de aplicação, a tecnologia de gêmeo digital ajudará os gestores urbanos a construir um sistema de resposta a emergências urbanas mais inteligente e eficiente, com importante significado humanitário e econômico.

         
07 Indústria inteligente

O gêmeo digital originou-se na indústria; com o amadurecimento da tecnologia de gêmeo digital, a indústria também se tornará um dos cenários de aplicação mais amplos do gêmeo digital.    

Depois de as empresas industriais enviarem os dados pertinentes por meio da Internet das Coisas e da computação de borda, a tecnologia de gêmeo digital pode ser utilizada para realizar a gestão da produção, do consumo de energia, dos equipamentos, do projeto e da manufatura, alcançando assim os quatro grandes valores: melhoria da qualidade, redução de custos, geração de receita e aumento da eficiência.

A indústria, de acordo com as diferentes operações envolvidas no processo produtivo, pode ser dividida em indústria de processo e indústria discreta; a seguir, serão apresentadas, respectivamente, as aplicações do gêmeo digital nesses dois tipos de indústria. 

         
08 Direção autônoma

No sistema de testes com gêmeo digital, os veículos de teste reais podem transmitir os dados coletados em tempo real para a plataforma de gêmeo digital, que os utiliza para conduzir o modelo de veículo virtual, concluindo o processamento e a análise dos dados dinâmicos reais e avaliando o comportamento do veículo com base nas dimensões de avaliação e no banco de dados.    

Ao mesmo tempo, a plataforma de gêmeo digital envia os dados dos cenários aos controladores dos veículos de teste reais, e o veículo toma decisões com base em seus próprios algoritmos. Por meio da combinação entre o virtual e o real, o trabalho de construção dos modelos de veículos virtuais e de montagem dos cenários de teste é simplificado, elevando a eficiência dos testes de direção autônoma.

         
09 Saúde inteligente

A tecnologia de gêmeo digital médico, por meio da coleta e do processamento em tempo real de dados reais, multidimensionais e diversificados, como os dados dos equipamentos médicos e dos sistemas de informação de saúde, e com base em modelagem por IA, combinada com tecnologias como BIM e CIM, transforma o espaço físico do hospital em um modelo gêmeo do hospital; por meio de funções como previsão e análise, realiza a gestão refinada de tarefas como gestão médica, gestão ambulatorial e gestão de equipamentos.

          

Além disso, com base na tecnologia de reconstrução de dados DICOM, é possível construir modelos humanos de alta precisão e criar gêmeos digitais de procedimentos cirúrgicos, planos de tratamento etc.    

As aplicações do gêmeo digital médico têm significado positivo para a economia e a sociedade; no entanto, a tecnologia de gêmeo digital na área médica ainda não está madura e enfrenta desafios como segurança e privacidade de dados, além de questões éticas e morais.

          

          

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