Digital twins ampliam a inteligência das grandes cidades

A tecnologia de digital twins (gêmeos digitais) está ajudando cidades a aprimorar processos de planejamento, construção, monitoramento e sustentabilidade de centros urbanos e assim acelerar o caminho na direção das cidades inteligentes. A prática desenvolve cópias de objetos ou procedimentos físicos em ambiente digital para simular diferentes cenários a partir da captura de dados em tempo real, muitas vezes usando sensores IoT para fazer o monitoramento de mudanças no mundo real e prever possíveis impactos e soluções.

Mundialmente reconhecida por ter dos modelos de digital twins para cidades inteligentes mais avançados, a cidade-estado de Cingapura – há uma polêmica se Cingapura deve ser considerada cidade ou país – foi pioneira no desenvolvimento de um modelo semântico 3D, incluindo edifícios e infraestruturas e atributos dos terrenos, entre outros elementos, para realizar experimentos virtuais baseados na versão digital da cidade e simular cenários antes de implementar qualquer nova política no mudo real.

Um dos pilares do modelo digital twins é justamente a Modelagem de Informações de Construções (Building Information Modelling – BIM), disciplina usada por arquitetos e construtores para planejar e projetar edifícios, pontes e outras infraestruturas. No entanto, os digital twins vão além, evoluindo ao longo do tempo para gerar mais valor a cada novo estágio do ciclo de vida dos ativos.

Especialistas destacam que, para que digital twins para cidades inteligentes gerem valor, é preciso contar não apenas com uma representação estática, mas também com insights que alimentem o sistema continuamente. Manter a precisão é crucial. Todos os detalhes devem ser atualizados, sejam com dados do ambiente ou das infraestruturas, caso contrário o gêmeo digital falhará em representar a realidade precisamente. Sensores embutidos nas infraestruturas e instalados ao longo da cidade ajudarão nas tarefas de atualização.

Por exemplo, além de dados estáticos, a plataforma Virtual Singapore incorpora informações dinâmicas em tempo real sobre clima ou trânsito. Com informações atualizadas sempre à disposição, a Virtual Singapore é capaz de simular situações de emergência na cidade e estabelecer os protocolos de evacuação mais adequados no momento.

Além disso, Cingapura pode conhecer com detalhes a paisagem atual para melhor elaborar projetos de atualização ou renovação, vislumbrando, por exemplo, como o horizonte mudaria se novas construções fossem aprovadas. Também é possível identificar oportunidades para ampliar áreas verdes, elevar os níveis de reciclagem da cidade ou otimizar o uso de espaços subterrâneos. Outras ações viabilizadas pelos modelos de digital twins de Cingapura são:

• Analisar fluxos de transporte e padrões de movimentação de pedestres;
• Identificar áreas precárias de cobertura de redes de telefonia e como melhorá-las;
• Avaliar edifícios co maior potencial de produção de energia solar e, portanto, mais adequados para instalação de painéis solares;
• Revelar oportunidades para desenvolvimento de aplicativos e ferramentas 3D avançadas.

Já Xangai, a maior cidade da China e uma das mais populosas do mundo, também criou seu próprio clone virtual para monitorar desde o tráfego e construções até a manutenção de pontes, melhoras os serviços prestados, fazer previsões e avaliar as consequências do crescimento populacional, mudanças climáticas, desastres naturais  ou pandemias.

Uma área de cerca de 4 mil quilometros quadrados foi coberta, e mais de 20 estruturas de referência foram modeladas. Um algoritmo usa dados de satélites, drones e sensores para gerar versões digitais de outros edifícios, estradas, canais e espaços verdes e manter o gêmeo digital de Xangai atualizado continuamente quase em tempo real.

A simulação é dividida em segmentos de dois quilômetros quadrados. Objetos mais próximos aparecem com mais detalhes, mostrando reflexos ambientais precisos, sombras suaves nas superfícies e efeitos de sombreamento realistas de acordo com o clima.

Além das cidades

O conceito digital twins não é novo e remonta à época em que a NASA usou sistemas espelhados para ajudar a resgatar a missão espacial Apollo 13. No entanto, nos últimos anos, tem ganhado novo impulso com sua aplicação em vários setores de atividade a ponto de um estudo prever que a criação de réplicas digitais da infraestrutura do mundo real movimentará um mercado de US$ 48,2 bilhões até 2026. Recentemente, a demanda por digital twins foi acentuada nas indústrias farmacêutica e de saúde devido à pandemia de COVID-19.

O valor econômico dos digital twins varia amplamente, dependendo dos modelos de monetização adotados. Por exemplo, no setor de serviços ou processos industriais ou comerciais complexos e caros, reduzir o tempo de inatividade dos ativos e os custos gerais de manutenção será extremamente valioso, tornando as inciiativas de digital twins mais atrativas. “Digital twins vão impulsionar os negócios da Internet das Coisas (IoT), oferecendo uma maneira poderosa de monitorar e controlar ativos e processos”, disse Alfonso Velosa, vice-presidente de pesquisa do Gartner.

No entanto, o executivo alerta que, para realmente extrair valor dos gêmeos digitais, é preciso desenvolver modelos econômicos e de negócios que considerem os benefícios à luz dos custos de desenvolvimento e dos requisitos de manutenção contínua dos digital twins. Desenvolver e garantir suporte aos digital twins exigirá atualização contínua dos recursos de coleta de dados e curadoria, bem como algoritmos e análises adaptativos. “A complexidade dos digital twins vai variar de acordo com o caso de uso, o setor de atividade e o objetivo de negócio”, completa o executivo do Gartner.