Thành phố thông minh và an toàn hơn với công nghệ bản sao số

Tuy nhiên, tốc độ đô thị hóa tăng nhanh khiến các thành phố phải đối mặt với những thách thức lớn trong việc đáp ứng nhu cầu về nhà ở, cơ sở hạ tầng, giao thông và năng lượng cho người dân đô thị.

Từ nhu cầu thực tế đó, đòi hỏi cấp thiết phải có những ý tưởng và giải pháp mới để giải quyết những vấn đề này. Trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) ngày càng phát triển, tận dụng những lợi ích đột phá mới của công nghệ vào việc xây dựng và phát triển đô thị đang là xu thế tất yếu.

Digital Twins (bản sao số) là một trong những thành quả công nghệ hiện đại nhất từ của CMCN 4.0. Công nghệ này được các chuyên gia nhận định là công nghệ đóng vai trò nòng cốt trong việc vận hành các thành phố thông minh (TPTM) trên thế giới.

TPTM hơn với công nghệ bản sao số

Bản sao số đang ngày càng được các thành phố trên thế giới sử dụng như một công cụ để phát triển. ABI Research dự kiến sẽ có hơn 500 bản sao số đô thị được triển khai vào năm 2025.

Bản sao số là một giải pháp công nghệ trong đó các hệ thống và quy trình phức tạp được phát triển hoặc giám sát bằng cách sử dụng hệ thống vật lý tương đương kỹ thuật số. Điều này có nghĩa là bản sao số là bản sao ảo của các thiết bị vật lý, tòa nhà, cấu trúc mà các nhà khoa học dữ liệu và chuyên gia CNTT có thể sử dụng để chạy mô phỏng trước khi mọi dự án được xây dựng và triển khai trong thực tế.

Bản sao số có giá trị quan trọng đối với các nhà quy hoạch, chính quyền thành phố, chúng hỗ trợ mở rộng khả năng tiếp cận với tất cả các bên liên quan đến việc vận hành các TPTM. Đó là lý do công nghệ bản sao số đã và đang được nhận định sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành và vận hành các TPTM trên toàn thế giới.

Cụ thể, công nghệ bản sao số có thể giúp hoạt động sản xuất và vận hành đô thị hiệu quả hơn; cải thiện không gian sống đô thị trở nên đáng sống và thuận tiện hơn; xây dựng môi trường sinh thái đô thị bền vững.

Về sản xuất và vận hành đô thị, bản sao số được sử dụng để phân tích những kịch bản phức tạp về người dân, hàng hóa, năng lượng và thông tin, chẳng hạn như tối ưu hóa bố cục không gian đô thị, giảm ùn tắc giao thông tại các nút giao thông phức tạp. Từ đó, giúp các nhà quản lý nắm bắt được tình hình hoạt động của đô thị, giảm chi phí quản lý và cải thiện chất lượng cuộc sống của người dân.

Ngoài ra, công nghệ bản sao số có thể giúp các thành phố giám sát, kiểm soát tình trạng khẩn cấp, dự đoán trước các rủi ro có thể xảy ra, đồng thời nhanh chóng đưa ra các biện pháp ứng phó với những trường hợp bất thường và hiện tượng lạ như thời tiết, sự cố,… trong thành phố.

Trong khi đó, đối với vấn đề giảm phát thải, bản sao số có thể giúp các nhà quản lý và chuyên gia đánh giá và tối ưu hóa các đặc điểm sinh thái; đánh giá toàn diện các chính sách thực hiện giảm phát thải carbon khác nhau và lựa chọn ra các giải pháp tối ưu nhất; thúc đẩy hoạt động hiệu quả và bảo trì các cơ sở năng lượng cũng như theo dõi quỹ đạo carbon. Các biện pháp này sẽ giúp các thành phố đạt được mức trung tính về carbon.

Với các thành phố được xây dựng dựa trên công nghệ bản sao số, người dân có thể cung cấp các dữ liệu về tình trạng tắc nghẽn giao thông trong thời gian thực, cho phép họ điều chỉnh kế hoạch đi lại của mình. Đồng thời, họ cũng có thể "đi tham quan" đến bất kỳ điểm du lịch nào trên thế giới bất kể họ đang ở đâu.

Đặc biệt, họ cũng có thể tham gia vào tất cả các loại trải nghiệm giáo dục, chẳng hạn như thí nghiệm vật lý và hóa học, thông qua công nghệ thực tế ảo, nhận thông báo trong thời gian thực nếu xảy ra trường hợp khẩn cấp hoặc thảm họa, cung cấp phản hồi về nhu cầu cá nhân và các vấn đề đô thị bất kỳ lúc nào, và theo dõi giải pháp cho những vấn đề này.

Sự khác biệt giữa trải nghiệm trực tuyến và thực tế được giảm thiểu một cách đáng kể, các dịch vụ công như chăm sóc y tế và giáo dục có thể mang lại lợi ích cho nhiều người hơn thông qua mô hình TPTM này.

Ứng dụng công nghệ bản sao số của một số thành phố trên thế giới

Với những tiện ích và đột phá mà công nghệ bản sao số mang lại, nhiều thành phố trên thế giới đang tích cực ứng dụng thí điểm, triển khai và xây dựng các thành phố trở nên thông minh hơn với công nghệ này.

Pháp kết hợp dữ liệu đa chiều để quản lý thành phố trong thời gian giãn cách xã hội do COVID-19

Grand Est - thành phố ở miền Đông Bắc nước Pháp, đã phát triển một hệ thống dashboard dựa trên nền tảng 3Dexperience của Tập đoàn Dassault Systèmes. Công nghệ bản sao số đã giúp thành phố này cân bằng được các biện pháp phòng, chống dịch COVID-19 và những bất lợi của việc giãn cách xã hội.

Theo đó, hệ thống dashboard dựa trên công nghệ bản sao số giúp các nhà quản lý xác định được số lượng bệnh nhân có thể tiếp nhận ở mỗi khu vực, số lượng xét nghiệm COVID và sự biến động về số người có kết quả dương tính.

Bên cạnh đó, dashboard này có thể hiển thị số lượng người đang sinh sống trong mỗi khu vực và tình trạng của các cơ sở công cộng quan trọng để xác định tác động của việc giãn cách xã hội đối với cuộc sống của cư dân.

Đồng thời, hệ thống dashboard cũng giúp thành phố theo dõi những thay đổi về số lượng người lao động và người thất nghiệp trong khu vực, từ đó có thể xác định được những tác động của giãn cách xã hội đối với nền kinh tế.

Tất cả những thông tin trên được hiển thị dưới dạng toàn cảnh hoặc một phần khi cần thiết, giúp nhà quản lý hiểu được tình trạng đại dịch một cách kịp thời và xây dựng hiệu quả các chính sách về vị trí, khoảng thời gian và các biện pháp cụ thể của việc phong tỏa.

Trùng Khánh (Trung Quốc) sử dụng bản sao số phát triển nền tảng cho ngành xây dựng thông minh

Trùng Khánh đã phát triển một nền tảng công nghệ cho ngành xây dựng thông minh với sự hỗ trợ của công nghệ bản sao số. Nền tảng này giúp ngành xây dựng số hóa toàn bộ quy trình quản lý dự án, quản lý xây dựng và giám sát của chính phủ.

Đối với chính quyền, nền tảng cho phép thành phố quản lý các quy trình kỹ thuật và cung cấp cơ sở lý luận cho các quyết định của các nhà lãnh đạo liên quan đến phê duyệt và giám sát các dự án.

Đối với ngành công nghiệp, nền tảng này giúp tạo ra các tiêu chuẩn thống nhất cho dữ liệu kỹ thuật và dữ liệu xây dựng, đồng thời cung cấp các dịch vụ ứng dụng chất lượng cao cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ về thiết kế, sản xuất, xây dựng và hợp đồng lao động...

Bản sao số giúp Tân Hải (Thiên Tân, Trung Quốc) xử lý yêu cầu của công dân trong vòng 15 phút

Dựa trên bản đồ 3D, khu vực mới Tân Hải (Thiên Tân) đã xây dựng một nền tảng bản sao số. Theo đó, nhu cầu và yêu cầu của công dân được thu thập thông qua các phương tiện khác nhau và được hiển thị trong thời gian thực.

Bản đồ có thể hiển thị toàn bộ quy trình tiếp nhận và giải quyết các vấn đề của chính quyền. Nền tảng này phá vỡ rào cản giao tiếp giữa công dân và chính quyền, cải thiện hiệu quả của các dịch vụ công bằng cách ghi lại và phản hồi yêu cầu của người dân trong vòng 15 phút.

Kể từ khi đại dịch COVID-19 bắt đầu, với sự trợ giúp của các đường dây nóng, khoảng 32.000 trường hợp phản ánh, báo cáo liên quan đến đại dịch, và các vấn đề công việc,… đã được giải quyết. Tỷ lệ hoàn thành là 100%, và tỷ lệ hài lòng của người dân đạt 94,5%.

Singapore ứng dụng công nghệ bản sao số để thúc đẩy người dân di chuyển bằng xe đạp

Singapore đã và đang tích cực thúc đẩy việc sử dụng đạp xe như một phần của chiến lược carbon thấp cũng như thu hút người dân tham gia tập thể dục và nâng cao sức khỏe. Cơ quan chức năng đã sử dụng công nghệ bản sao số để xác nhận tình trạng đường phố thông qua mô hình 3D, có tính đến những yếu tố như chướng ngại vật trên đường, cây cối, cơ sở vật chất xung quanh, kết nối giao thông và các thông tin khác, để lập kế hoạch xây dựng làn đường và bãi đậu cho xe đạp.

Trên thực tế, các cơ quan chính phủ của quốc gia này đã nhiều lần xúc tiến việc xây dựng làn đường dành cho xe đạp và các công trình liên quan nhằm cải thiện sự thuận tiện và an toàn của người đi xe đạp, khuyến khích việc đi lại lành mạnh, thúc đẩy tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu khí thải carbon trong thành phố.

Côn Minh (Trung Quốc) xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông dựa trên bản sao số để cải thiện quản lý giao thông toàn diện

Côn Minh là thành phố của tỉnh Vân Nam (Trung Quốc) và là một trong những thành phố quan trọng nhất ở miền Tây Trung Quốc. Để giảm bớt tình trạng tắc nghẽn giao thông vào giờ cao điểm và cải thiện chỉ số chất lượng giao thông của thành phố, Côn Minh đã xây dựng cơ sở dữ liệu giao thông đô thị số để cho phép các nhà quản lý giao thông đô thị quan sát và kiểm soát hoạt động giao thông của thành phố.

Theo kết quả phân tích của nghiên cứu "Bản sao số thành phố: Khuôn khổ và Thực tiễn toàn cầu" do các chuyên gia của Học viện CNTT và Truyền thông Trung Quốc và Diễn đàn Kinh tế thế giới (WEF) thực hiện, cho thấy quản lý giao thông ở Côn Minh đã được cải thiện đáng kể bởi nền tảng này, với độ trễ trung bình giảm hơn 10% trong suốt cả ngày. 

Giao thông vào các giờ cao điểm buổi tối đã được tối ưu hóa ở mức độ cao nhất, với mức độ trễ trung bình giảm 20% tại mạng lưới đường vành đai Côn Minh, 10% trên các tuyến đường huyết mạch và trung bình 12% tại các nút giao thông (cao nhất là 20%).

Georgetown (Malaysia) ứng dụng bản sao số dự báo về các tác động tiềm ẩn của các dự án đô thị mới

Du lịch là nguồn thu lớn thứ hai ở Georgetown (Penang, Malaysia) nhưng ngành du lịch của thành phố đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi đại dịch COVID-19. Để thúc đẩy phục hồi kinh tế, Georgetown đang sử dụng nền tảng bản sao số để đánh giá năng lực cơ sở hạ tầng, tính bền vững và tính khả thi của các dự án mới nhằm hỗ trợ việc phân bổ lại việc sử dụng các nguồn lực và giúp thu hút đầu tư.

Bằng cách tạo ra một nền tảng dữ liệu đô thị, Georgetown có thể thu thập và tổng hợp các bộ dữ liệu lớn và đa dạng từ các lĩnh vực công cộng và tư nhân, như các sơ đồ quy hoạch, hệ thống sinh thái, thông tin về cơ sở vật chất trên đường phố, mức tiêu thụ năng lượng và nước cũng như dữ liệu về tòa nhà và dân số.

Nền tảng này có thể theo dõi liên tục và trực quan hóa các cơ sở công cộng như đường và cầu thông qua dữ liệu cảm biến tích hợp để hỗ trợ việc bảo trì và giám sát các mối đe dọa (hỏa hoạn, động đất, tăng nhiệt độ và lũ lụt) và dự đoán tác động và mức độ rủi ro đối với thành phố.

Bên cạnh đó, nền tảng bản sao số có thể được sử dụng để phân tích, mô phỏng mối quan hệ giữa các kịch bản quy hoạch vùng với các kết quả kinh tế, xã hội và môi trường. Những thông tin này sau đó có thể được sử dụng để đánh giá tính khả thi của các dự án khu đô thị mới.

Ngoài ra, nền tảng này cho phép các bên liên quan của thành phố dự đoán và giải quyết các vấn đề như các mối nguy cơ tiềm ẩn, tắc nghẽn giao thông, nhiệt độ đô thị, phát thải và tỷ lệ thất nghiệp để cải thiện và nâng cao môi trường sống của đô thị./.