■ Η περίπτωση της Αθήνας
Τα Ψηφιακά ∆ίδυµα (Digital Twins), ως δυναµικές αναπαραστάσεις φυσικών συστηµάτων σε ψηφιακό περιβάλλον, αποτελούν µια αναδυόµενη αναπτυξιακή τεχνολογική επανάσταση, επιτρέποντας την ακριβή εξ αποστάσεως µοντελοποίηση των λειτουργιών και υποδοµών µιας πόλης.
Ήδη, µε το 56% του παγκόσµιου πληθυσµού, κατά µέσο όρο, να κατοικεί σε αστικές περιοχές και την εκτίµηση του ποσοστού αυτού να ανέρχεται στο 68% έως το 2050 (Urbanization – Our World in Data, 2024), καταδεικνύεται ευδιάκριτα η εντατική αστικοποίηση και η εξέλιξη του µητροπολιτικού σχεδιασµού, που χαρακτηρίζει τη σύγχρονη εποχή. Σε αυτό το πλαίσιο, η τεχνολογία των Ψηφιακών ∆ιδύµων έχει αρχίσει να διαδραµατίζει καθοριστικό ρόλο στην αναβάθµιση των αστικών κέντρων, στοχεύοντας στην αντιµετώπιση κρίσιµων προκλήσεων, όπως κυκλοφοριακή συµφόρηση, ενεργοβόρα δίκτυα, συντήρηση υποδοµών, καθώς και ζητήµατα ασφάλειας και πολιτικής.
Αντιµετώπιση φυσικών καταστροφών
Η διαχείριση φυσικών καταστροφών, και συγκεκριµένα των πληµµυρικών φαινοµένων, συγκαταλέγεται στις σηµαντικότερες προκλήσεις των σύγχρονων πόλεων. Οι αυξανόµενες επιπτώσεις της κλιµατικής αλλαγής εντείνουν την ανάγκη για καινοτόµες και αποτελεσµατικές λύσεις, καθιστώντας ολοένα και πιο σηµαντική τη διασφάλιση της προστασίας των πολιτών και των περιουσιακών τους στοιχείων. Η τεχνολογία των Ψηφιακών ∆ιδύµων, έχοντας ως πρωταρχικό µέληµα την πρόληψη καθώς και τη βελτίωση της ανθεκτικότητας των υφιστάµενων αστικών υποδοµών, προσφέρει ακριβή δεδοµένα για το υψόµετρο των δρόµων της πόλης, τα δίκτυα όµβριων υδάτων, καθώς και τις εγκαταστάσεις αποχέτευσης. Η διαδικασία αυτή επιτρέπει τον ακριβή εντοπισµό πεζόδροµων και δρόµων, που ενδέχεται να καταστούν απρόσιτοι για πεζούς και οχήµατα σε περίπτωση πληµµύρας, προκαλώντας σηµαντικές αλλαγές στα µοτίβα κίνησης της πόλης. Μια τέτοια κατάσταση είναι ιδιαίτερα κρίσιµη κυρίως για µονόδροµους ή στενούς δρόµους, όπου υπάρχει κίνδυνος τα οχήµατα να παγιδευτούν χωρίς δυνατότητα αλλαγής πορείας (A digital twin smart city for citizen feedback, 2021b).
Επιπροσθέτως, τα αιφνίδια σεισµικά φαινόµενα, ικανά να προξενήσουν καταρρεύσεις κτιρίων, απώλειες ανθρώπινων ζωών, καταστροφή υποδοµών και κοινοτική αναστάτωση, χρήζουν ώριµων υλοποιήσεων αντιµετώπισης. Για τον σκοπό αυτό, τα σύγχρονα τεχνολογικά µέσα αναπτύσσουν δυνατότητες υποβοήθησης στην αντισεισµική µηχανική και τη µετασεισµική αξιολόγηση υποδοµών, µέσα από µεθόδους αυτόµατης εικονικής ανίχνευσης δοµικών ανωµαλιών (Post-Earthquake Building Evaluation Using UAVs: A BIM-Based Digital Twin Framework, 2022). Έχοντας συλλέξει τα εξωτερικά χαρακτηριστικά κάθε στοιχείου ενός επηρεασµένου κτιρίου και συγκρίνοντάς τα µε τα αντίστοιχα προσεισµικά του, επιτρέπεται η ανίχνευση εκτεθειµένου οπλισµού, καθώς και ρωγµών ή µετατοπίσεων του σκυροδέµατος, χωρίς την υποχρεωτική ανάγκη φυσικής παρουσίας µηχανικού.
Αστικές Υλοποιήσεις Ψηφιακών ∆ιδύµων
Σε όλο τον κόσµο, αρκετές µητροπόλεις χρησιµοποιούν ήδη τις καινοτόµες αυτές τεχνολογίες για να βελτιώσουν τη διαχείριση της κυκλοφορίας, την ενεργειακή απόδοση και την περιβαλλοντική βιωσιµότητα, µε την Αθήνα να αποτελεί µία από τις ελληνικές πόλεις που κάνει τα πρώτα ενεργά βήµατα προς αυτόν τον τοµέα. Πιο συγκεκριµένα, υλοποιείται ένα ευρωπαϊκό πιλοτικό πρόγραµµα της EU Horizon στην πρωτεύουσα της χώρας µας, µε την επωνυµία DUET (Digital Urban European Twins, 2022). Το συγκεκριµένο έργο αποτελεί ουσιαστικά ένα πλήρες πακέτο δεδοµένων, µοντέλων και προσοµοιώσεων, τα οποία εστιάζουν σε τρεις βασικούς τοµείς: την κυκλοφορία, το περιβάλλον και την ποιότητα ζωής, η οποία αξιολογείται, µεταξύ άλλων, µέσω της ηχορύπανσης.
Με το 36% του πληθυσµού της χώρας να ζει στην Αττική (Πληθυσµός στην Ελλάδα, 2024) και µε τις ολοένα µεγαλύτερες εποχικές αυξήσεις τουριστικής κίνησης και επισκεπτών, η Αθήνα χρειάζεται ένα ολοκληρωµένο ψηφιακό µοντέλο, που θα ενοποιεί και θα καθιστά προσβάσιµα όλα τα δεδοµένα διαχείρισης της πόλης.
Πιο αναλυτικά, το DUET θα δοκιµάσει τρεις διαφορετικούς τύπους µοντέλων κυκλοφορίας -το στατικό, το δυναµικό και το µοντέλο τοπικής κινητικότητας (DUET: A Framework for Building Interoperable and Trusted Digital Twins of Smart Cities, 2022). Ως αποτέλεσµα, θα προκύψει µια ολοκληρωµένη εικόνα των κυκλοφοριακών ροών, επιτρέποντας, µέσω της Ψηφιακής ∆ίδυµης προσοµοίωσης, την πρόβλεψη εναλλακτικών διαδροµών σε περιπτώσεις απενεργοποίησης λωρίδων, λόγω κατασκευαστικών έργων ή τροχαίων ατυχηµάτων.
Ακολούθως, τα µοντέλα ποιότητας αέρα βασίζονται σε µαθηµατικές προσοµοιώσεις για να αποτυπώσουν τον τρόπο, που οι ατµοσφαιρικοί ρύποι διασκορπίζονται και µεταβάλλονται µέσω χηµικών αντιδράσεων. Η Αθήνα αντιµετωπίζει σοβαρά προβλήµατα ατµοσφαιρικής ρύπανσης, µε περίπου το 6% των θανάτων στην Ελλάδα να σχετίζονται µε αυτήν (Athens Twin, 2022). Στο DUET, οι εκποµπές ρύπων υπολογίζονται µε βάση την ένταση της κυκλοφορίας, το οδικό δίκτυο, καθώς και από περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως την ταχύτητα και την πορεία του ανέµου, µε τα αποτελέσµατα να µετατρέπονται σε οπτικούς χάρτες µε τεχνικές θερµικής παρεµβολής.
Όσον αφορά τον περιβαλλοντικό θόρυβο, το πρόγραµµα αξιοποιεί ανοιχτού κώδικα εργαλεία για να δηµιουργήσει, µε παρόµοιο τρόπο, χάρτες ηχητικής ρύπανσης, οι οποίοι µπορούν να χρησιµοποιηθούν από τις τοπικές αρχές για να αξιολογήσουν την έκθεση των κατοίκων στον αστικό θόρυβο, λαµβάνοντας υπόψη σχετικούς περιβαλλοντικούς και κοινωνικούς παράγοντες. Αξιοποιώντας, λοιπόν, µοντέλα κυκλοφορίας, ποιότητας αέρα και θορύβου στο περιβάλλον του Ψηφιακού ∆ιδύµου, οι πιλότοι του DUET θα εξετάσουν διάφορα υποθετικά σενάρια, όπως για παράδειγµα, ποια θα ήταν η επίδραση στα επίπεδα θορύβου και την ποιότητα του αέρα εάν το όριο ταχύτητας σε έναν συγκεκριµένο δρόµο αυξανόταν ή µειωνόταν, καθώς και αν η µετατροπή ενός δρόµου σε ζώνη χωρίς αυτοκίνητα µπορεί να συµβάλει στη βελτίωση της ατµοσφαιρικής καθαρότητας και στην αντιµετώπιση της ηχορύπανσης.
Συµπερασµατικά, η εφαρµογή τέτοιων τεχνολογιών στις αστικές περιοχές δεν αποτελεί ουτοπία, καθώς η ανάγκη για ψηφιακές λύσεις, που να εξυπηρετούν τους πολίτες και να ενισχύουν τη βελτίωση της ποιότητας ζωής είναι επιτακτική. Η µετάβαση από τη θεωρία στην πράξη, ωστόσο, ιδίως για την ελληνική επικράτεια, όπου δεν βρίσκεται ακόµα σε στάδιο πλήρους ωριµότητας για την εφαρµογή τόσο εξειδικευµένων αστικών προγραµµάτων, αντιµετωπίζει σηµαντικά εµπόδια. Περισσότερες απτές εφαρµογές, καθιέρωση τυποποιηµένων πρωτοκόλλων και ανάπτυξη καινοτόµων στρατηγικών για τη διαχείριση δεδοµένων και ενοποίηση συστηµάτων, είναι ορισµένα από αυτά.
Για την αντιµετώπιση των µικρών ή µεγάλων προκλήσεων εποµένως, απαιτείται ενίσχυση των ανοιχτών δεδοµένων και της διαλειτουργικότητας, συνεργασία µε πανεπιστήµια και start-ups για οικονοµικά αποδοτικές λύσεις, καθώς και τήρηση αυστηρών προτύπων απορρήτου και ασφάλειας, προκειµένου τα ψηφιακά µοντέλα να κερδίσουν την εµπιστοσύνη των σύγχρονων πόλεων και πολιτών, δεδοµένου ότι οι τελευταίοι είναι ολοένα και πιο ευαισθητοποιηµένοι σε θέµατα κυβερνοασφάλειας και δικαιωµάτων δεδοµένων (Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research, Fuller et al, 2020).
Καταλήγοντας, για να διασφαλιστεί η βιωσιµότητα των έξυπνων πόλεων στο µέλλον, είναι απαραίτητο να διατηρηθούν αυτούσιες βασικές αρχές, όπως η δηµοκρατία, η ελευθερία και ο σεβασµός προς τον άνθρωπο, διασφαλίζοντας ότι η τεχνολογία χρησιµοποιείται αποκλειστικά προς όφελος των πολιτών. Η µελλοντική έρευνα θα πρέπει να επικεντρωθεί στη γεφύρωση αυτών των αρχών, καλώντας τους µελετητές, τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και τους επαγγελµατίες των πόλεων να ενώσουν τις δυνάµεις τους, συµβάλλοντας τόσο στη βελτίωση της ποιότητας ζωής εντός των πόλεων, όσο και στην αποδοτικότερη διαχείριση των έξυπνων αστικών περιβαλλόντων.
Καθηγητής
Κωνσταντίνος
Ζοπουνίδης,
Ακαδηµαϊκός
Επίτιµος ∆ρ. ΑΠΘ
Πολυτεχνείο Κρήτης
∆ρ. Αντωνία
Στεφανίδου
Μέλος του Εργαστηρίου Financial Engineering
Πολυτεχνείο Κρήτης
Γεώργιος
∆ιονύσιος
Καρτεράκης
Απόφοιτος Σχολής ΜΠ∆
Πολυτεχνείο Κρήτης
