Digitálne dvojča znie ako niečo zo sci-fi filmu. Čo to vlastne je?

Digitálne dvojča nie je žiadna novinka, hoci pre bežných ľudí môže znieť futuristicky. Ide o koncept, ktorý sa už desaťročia používa vo vyspelom priemysle s vysokou pridanou hodnotou. Vznikol z potreby optimalizovať výrobné procesy bez toho, aby fabriky museli neustále zastavovať výrobu.

Namiesto skúšania zmien priamo v reálnej fabrike si podniky vytvorili jej virtuálnu kópiu – digitálne dvojča. V ňom si vyskúšali výmenu súčiastok, nové technológie či iné zmeny a až keď všetko fungovalo, zaviedli to do reality.

Ako sa tento priemyselný koncept dostal do miest?

Múdre hlavy na univerzitách – vrátane Žilinskej univerzity, ktorá má v tejto oblasti silnú tradíciu – si uvedomili, že podobný princíp sa dá použiť aj vo verejnom priestore. Samozrejme, je rozdiel modelovať fabriku a celé mesto. Je to výrazne zložitejšie a časovo náročnejšie.

Veľké mestá ako New York či Singapur s tým začali skôr. My v Žiline sme sa inšpirovali práve nimi a pred troma rokmi sme začali budovať digitálne dvojča mesta – prakticky od nuly.

Ako sa zrodila myšlienka zaviesť to aj v Žiline?

Veľmi nám pomohlo, že Ministerstvo investícií prišlo s finančným nástrojom na podporu digitálnych dvojčiat. Vďaka tomu máme dnes na mestskom úrade kolegu financovaného z prostriedkov MIRRI, ktorý sa tejto agende venuje naplno. ** Ako dnes vyzerá digitálne dvojča Žiliny?**

Treba povedať otvorene – sme ešte len na začiatku. Na slovenské pomery sme síce výrazne ďalej než iné mestá, ale stále nás čaká dlhá cesta.

Základom je 3D vektorový model mesta. Žilinu nalietavame dronmi z malej výšky a skenujeme špeciálnymi vozidlami nie iba klasickým snímkovaním, ale aj v kombinácii s lidarom a ďalšími zariadeniami. Nejde len o „pekne vyzerajúci obrázok“, ale o presné zameranie s geodetickou presnosťou. Vieme presne, akú má budova výšku, objem či hmotu. Na túto presnú „hmotu“ potom nadlepíme vizuálnu vrstvu, aby to aj dobre vyzeralo. Výsledkom je realistický, ale hlavne presný model mesta.

Na čo je to v praxi dobré?

Uvediem jednoduchý príklad. Referent, ktorý rieši napríklad obrubník pred vaším domom, tam nemusí ísť osobne. Otvorí si digitálne dvojča, má k dispozícii aktuálne snímky a priamo z počítača si vie presne zmerať výšku obrubníka. A to je len začiatok. Keď máte hotovú statickú vrstvu mesta a vložíte do nej dynamickú vrstvu v podobe dát z verejného priestoru, môžete robiť simulácie.

Aké simulácie máte na mysli?

Napríklad:

• čo sa stane s dopravou, keď niekde vyrastie bytovka s 300 bytmi,
• čo spraví uzávierka podjazdu na Kysuckej,
• ako by sa ľudia pohybovali, keby horelo na Mariánskom námestí,
• čo sa stane pri havárii plynovodu alebo inej krízovej situácii
• ako bude dnes vysadený strom tieniť za 20 rokov

To všetko si viete vopred nasimulovať – bez pokusov na obyvateľoch mesta.

Na to však potrebujete obrovské množstvo dát. Má ich Žilina k dispozícii?

Áno. Žilina má dnes jednu z najrozsiahlejších senzorických sietí na Slovensku. Postavená je na sieti verejného osvetlenia, ktoré využíva tzv. powerline – internet ide priamo cez elektrické káble. Na lampách máme meteostanice, pohybové senzory aj analytické kamery. Dáta sa zbierajú v reálnom čase a vyhodnocujú v riadiacich systémoch mesta.

Čo konkrétne tieto senzory sledujú?

Napríklad pohyb áut a ľudí. Analytické kamery sú anonymizované – nikoho nesledujú ako osobu, ale vyhodnocujú prúdy pohybu. Vieme presne, kadiaľ ľudia chodia, kde sa zhromažďujú, kde sa tvoria dopravné špičky. Možno vás prekvapí, že cez železničný podchod na stanici denne prejde približne 20-tisíc ľudí. Toto sú presné dáta, nie odhady.

Zdroj: Martin Kapitulík

Zdroj: Martin Kapitulík

Ako tieto dáta využívate v doprave?

Univerzita nám spracúva územno-dopravný generel mesta vrátane dopravného modelu. Keď tento dopravný model prepojíte s dátami zo senzorov, viete ho aktualizovať prakticky každú minútu.

Dnes väčšina miest pracuje s odhadmi. My smerujeme k presným dátam v reálnom čase. To je základ pre budúce dynamické riadenie dopravy – aby semafory nereagovali len podľa vopred nastavených scenárov, ale podľa aktuálnej situácie.

Čiže menej státia v kolónach?

Presne tak. Dynamické riadenie dopravy poznáte zo zahraničia – napríklad pri Viedni vás systém spomaľuje už desiatky kilometrov vopred. Cieľom je, aby doprava v meste plynula, nie aby sa riešila až vtedy, keď je problém.

Digitálne dvojča však nie je len o doprave, však?

Určite nie. Zbierame dáta o životnom prostredí – prašnosť, znečistenie ovzdušia, teplotu, zrážky. Zbierame dáta z odpadového hospodárstva – každý kontajner má čip, vieme optimalizovať zberové trasy.

Keď tieto dynamické dáta prepojíte so statickým 3D modelom mesta, vzniká základ digitálneho dvojčaťa. A keď na to nasadíte analytické a simulačné nástroje, viete sa systému pýtať: „Čo sa stane, ak…?“

Ako to mení rozhodovanie samosprávy?

Zásadne. Už sa nerozhoduje na základe pocitov, ale na základe dát. Napríklad pri rokovaniach s investormi – dnes často ide o dohady. Vďaka simuláciám vieme presne povedať, čo výstavba spôsobí, aké nároky vytvorí na dopravu či verejný priestor a kto ich má zaplatiť.

Sú na Slovensku aj iné mestá, ktoré idú podobnou cestou?

Áno, napríklad Trenčín je veľmi dobrý v mapovaní verejného priestoru. My kombinujeme viacero metód – letecké snímkovanie dronmi, mapovanie autami, získaváme veľmi presné laserové mračná bodov a vektorový model krajiny. Dôležité je každoročné aktualizovanie dát, aby pasporty nezostarli.

V akom štádiu je projekt dnes?

Máme detailne spracované centrum mesta. Pripravený je eurofondový projekt, ktorého výsledkom bude kompletný 3D vektorový model celej Žiliny – projekt by mal trvať zhruba rok.

Popri tom zbierame dynamické dáta zo stoviek senzorov, tieto vrstvy kombinujeme a postupne nad nimi robíme analýzy a simulácie.

Kedy bude digitálne dvojča „hotové“?

Úprimne – nikdy úplne. Je to živý proces. Svet sa rýchlo mení a dôležité je, aby sme mali dobrý základ, dáta pravidelne aktualizovali a hlavne s nimi vedeli pracovať.

Najťažšie nebude technológia, ale zmena myslenia – aby sa rozhodovalo na základe dát, nie pocitov.

Má projekt šancu pokračovať aj po zmene vedenia mesta?

To závisí od priorít budúceho vedenia. Mesto sa dá riadiť aj tak, ako pred sto rokmi. Otázka je, či potom dokáže konkurovať iným mestám – v doprave, investíciách či kvalite života.

Prínosy týchto riešení ľudia pocítia až časom. Keď nebudú stáť v kolónach, keď budú platiť menej za odpad, keď deti nebudú musieť dochádzať ďaleko do školy.

Máte ambíciu tieto projekty dotiahnuť do konca?

Určite áno. Som hrdý na tím, ktorý sa nám podarilo na meste vybudovať. Či už v oblasti energetiky, kde je Žilina lídrom v komunitnej energetike, alebo v odpadovom hospodárstve, kde sme zaviedli množstvový zber.

Digitálne dvojča, smart riešenia, bezpečnosť či digitalizácia – to sú projekty, ktoré vnímam ako svoje deti. Urobím všetko pre to, aby pokračovali a aby sa Žilina mohla rozvíjať ako moderné mesto a metropola technologického priemyslu s vysokou pridanou hodnotou.