Ксения Краснова: Цифровые двойники предлагают спектр решений для устойчивости городов

Руководитель проектов по направлению «Умного города» и городским цифровым проектам в Центре ГИС Университета Иннополис в интервью «Цифровому строительству» рассказала о новых решениях, применении цифровых двойников и перспективах развития умных городов.

— Расскажите, пожалуйста, об Университете Иннополис, о технологиях, которые вы разрабатываете, и их преимуществах.

— Университет Иннополис — это не только образовательная организация, а IT-компания. В Иннополисе функционируют 17 лабораторий, занимающихся коммерческими проектами и инновационными разработками в области робототехники, искусственного интеллекта, умных городов, энергетики, беспилотных систем и т. д.

В рамках Центра геоинформационных систем мы разрабатываем цифровые решения для коммерческих компаний и государственных организаций, включая девелоперов и городские администрации. Я являюсь руководителем проектов и ответственной за направление развития умного города в центре. У меня более десяти лет опыта работы над проектами, связанными с разработкой стратегий развития территорий и недвижимости, включая проекты по интеграции цифровых решений в девелоперские проекты, сотрудничество с городскими администрациями и управление отдельными территориями. Моя работа также включает проекты по цифровизации управления территориями и объектами, формирование бизнес-стратегии и управление разработкой цифровых решений в этой сфере.

— Какие проекты были успешно внедрены и где?

— В 2020 году мы разработали и успешно внедрили первый в России цифровой двойник города для Иннополиса. Это 4D цифровая модель города, и она позволяет автоматизировать сбор данных о состоянии городской инфраструктуры и эффективно управлять ее развитием на основании аналитики этих данных. Решение предоставляет единый доступ к двух- и трехмерному отображению города, а также информацию о ключевых аспектах городской инфраструктуры, таких как транспорт, недвижимость, общественные пространства, туристическая инфраструктура и инженерные сети. В рамках решения также интегрированы сервисы для горожан и бизнеса, такие как система обратной связи. Это обеспечивает единство цифрового интерфейса для городской администрации и ее департаментов, где выводится информация о текущем состоянии города по разным сферам. В 2023 году проект занял третье место в номинации «Умный город» конкурса «Лучшая муниципальная практика».

В 2024 году планируется модернизация данной цифровой 4D-модели, включающая в себя мониторинг с применением данных, собранных с помощью БПЛА, и аналитики с помощью искусственного интеллекта.

Цифровая модель города Иннополис стала основой для разработки проектов в других городах, включая Байкальск. Иннополис также разработал и интегрировал цифровую модель республики Татарстан. В этой модели были объединены данные о различных сферах жизни республики, начиная от сельского хозяйства и заканчивая отслеживанием различных нарушений.

В настоящее время нами ведется работа над адаптацией решения по цифровому двойнику территорий для использования на ценных природно-туристических территориях и создания первого цифрового двойника национального парка. Это позволит эффективно управлять хозяйством национального парка, а также осуществлять мониторинг и защиту экологии территории. Цифровая модель будет использоваться для изменения антропогенной нагрузки, мониторинга состояния природных объектов, а также для отслеживания деятельности людей, размещения объектов и перемещения по территории. Кроме того, данное решение будет служить туристической платформой, предоставляя актуальную информацию и сервисы для туристов.

— Как вы продвигаете темы устойчивого развития и климатических проектов? Какие нововведения вы предлагаете?

— Цифровизация неразрывно связана с устойчивостью, в современном мире одно невозможно без другого. Корни интеграции первых центров мониторинга состояния городской инфраструктуры и развития цифровых двойников лежат в стремлении к комплексной устойчивости. Например, Центр управления в Рио-де-Жанейро от IBM возник в 2010 году из стремления вовремя отслеживать и реагировать на дожди и соответствующие риски и нагрузку на инфраструктуру. Основная цель применения первого в мире цифрового двойника в Сингапуре (2014 год) заключается в формировании устойчивого развития города.

Цифровизация управления помогает оптимизировать расходы различных ресурсов, например, в отдельных случаях, по результатам аналитики, может способствовать сокращению энергопотребления до 30% и уменьшению трудозатрат обслуживающего персонала до 25%. Кроме того, она сокращает время принятия решений и оптимизирует процессы управления. Благодаря оптимальному управлению и быстрому решению городских проблем, а также за счет предоставления дополнительных сервисов для горожан и туристов, цифровые решения влияют на удовлетворенность жителей и комфорт их проживания на территории, что, в свою очередь, влияет на их лояльность. Сокращая потребление ресурсов, контролируя качество среды для проживания, включая бизнес и горожан в процессы принятия решений, комплексные цифровые модели позволяют городу следовать стратегии устойчивого развития и достигать целей устойчивого развития, а также соответствовать стандартам ESG и занимать лидирующие позиции в соответствующих рейтингах.

Цифровые 4D-модели и цифровые двойники территорий в контексте устойчивости помогают контролировать целевые показатели и влиять на них, а также сами по себе являются частью решения проблемы, так как предлагают целый спектр решений, способствующих устойчивости городов. Не случайно Европейская экономическая комиссия ООН сейчас использует термин «Устойчивый Умный Город». Это инновационный город, который использует информационно-коммуникационные технологии и другие средства для улучшения качества жизни, эффективности городской деятельности и услуг, а также конкурентоспособности, при этом обеспечивая удовлетворение потребностей текущих и будущих поколений в экономическом, социальном, экологическом и культурном аспектах. В нашем решении для городов и отдельных проектов и территорий мы также можем структурировать и представлять отчетность сразу по критериям ESG и показателям устойчивого развития. Это относительно новый тренд для России и российских городов, которые сейчас начинают обращать внимание не только на свою технологичность и уровень цифровизации, но и на экологическую устойчивость.

— Как вы внедряете цифровые двойники, где они применяются?

— Внедряются цифровые двойники постепенно: сначала происходит оцифровка существующей инфраструктуры: формирование 3D- и 2D-моделей, добавляются данные, потом формируются аналитические модели или же подключается аналитика на основании ИИ. А далее на основании моделирования или отработки алгоритма ИИ происходит симуляция реального поведения системы в виртуальном пространстве.

Когда мы ведем разработку, мы отталкиваемся от анализа проблем конкретного города, объекта или территории, потому что бизнес-процессы и управление организованы по-разному в разных организациях и потому что различные территории находятся в разных условиях (климатических, экономических и т. д.). То есть мы делаем предварительную аналитику, чтобы сформировать техническое задание с актуальным перечнем цифровых сервисов, а потом начинается адаптация нашего решения, которая идет в работе с теми, кто будет использовать это решение в будущем. Это позволяет сделать наиболее актуальные и удобные сервисы и начать формировать ожидания и частично предвосхищает обучение персонала.

— Как мониторинг изменений в городской застройке с помощью цифровых двойников помогает соблюдать планировочные нормы?

— В рамках нашей работы мы проводим мониторинг и определение границ объектов капитального строительства, что помогает выявить случаи незаконного строительства или нарушения границ кадастровых участков или строительство в охраняемых зонах. Мониторинг строек также позволяет определить соответствие хода строительства плану и обеспечение безопасности рабочих на стройплощадке.

Цифровой двойник обычно содержит слои данных, представляющие требования градостроительного планирования и различные регуляторные документы: генеральный план, правила землепользования и застройки, стратегия пространственно-экономического развития, мастер-план и прочее. Преимущество цифровой версии этих документов в цифровом двойнике заключается в возможности отслеживать выполнение целевых показателей и их соответствие реальной ситуации на территории. Но самое главное, что цифровой двойник становится помощником в формировании обновления этих документов, так как они базируются как раз на анализе актуальной ситуации в городе. Это цифровая среда для стратегического планирования. То есть мы получаем не только возможность сравнить существующую ситуацию в городе с нормативными документами, но и цифровые градорегулирующие документы в перспективе, которые будут интерактивными и станут меняться в соответствии с изменениями на территории или с изменением целевых показателей. Мониторинг показателей, которые заложены как целевые в стратегии пространственного и экономического развития или в мастер-плане, постоянно проверяются и обновляются и можно видеть их исполнение.

— Как цифровые двойники помогают в планировании градостроительных проектов и выборе подходящих мест для строительства?

— Стратегия развития территорий всегда основывается на существующей пространственно-экономической ситуации и городских трендах. Цифровые базы данных о городах и цифровые двойники помогают быстро выявить эти тренды и обладают инструментами для моделирования различных сценариев развития с выбором наиболее эффективного. Классическим примером является выбор территорий для крупномасштабных проектов, для новой застройки или определения места размещения определенных сервисов и услуг, а также выбора места для новых объектов благоустройства и прочее. Все эти случаи представляют собой конкретные градостроительные задачи, и цифровые двойники и 4D-модели помогают аналитикам, которые занимаются этими вопросами, освободиться от необходимости самостоятельно собирать данные и визуализировать их, предоставляя им готовую аналитику на дашбордах и даже функции моделирования возможных сценариев и оптимальных решений. Например, они могут подсказать, что оптимальным вариантом будет застройка определенного участка города под жилые дома в ближайшие четыре года, а в течение следующего года оптимально благоустроить две конкретные площади.

Такой анализ может быть выполнен автоматически, учитывая существующую городскую инфраструктуру и условия, внедренные в систему. Упрощенно говоря, путем выявления аварийных зданий, анализа типа городской среды, требований к функциональности и плотности на территории, а также оценки доступности инженерной, социальной и транспортной инфраструктуры и рынка недвижимости можно сравнить различные участки города и выбрать оптимальную последовательность их развития и функций. Это можно сделать вручную, что потребует времени у аналитика, или автоматически. Цифровая модель позволит одновременно сравнить все территории в городе и предоставить рекомендации за считанные секунды. Такая автоматизация актуальна как для работы по уже готовым документам градпланирования, так и на этапе их формирования.

— Какие проекты для вас будут приоритетными в ближайшее время?

— В настоящее время актуальны несколько направлений. Во-первых, масштабирование, развитие и улучшение нашего цифрового решения на другие города. В ближайшие три года будут реализованы цифровые двойники городов миллионников в России.

Во-вторых: ориентация на устойчивость и ESG, то есть нефинансовые показатели и социальную ответственность. В 2022 году была утверждена ESG-хартия городов ВЭБ РФ, в 2023 году был представлен Индекс устойчивых городов РФ (от Сбер и ВЭБ). Различные финансовые организации на рынке активно развивают рынок зеленых финансовых инструментов (это инвестиции, субсидии и прочие финансовые инструменты, которые призваны стимулировать реализацию низкоуглеродных, экологичных проектов). Показатели на уровне городов являются важными для оценки эффективности различных решений. В рамках нашего продукта мы уже готовы к структурированию мониторинга и отчетности, соответствующих стандартам устойчивого развития и ESG.

В-третьих, все цифровые модели городов стремятся к интеграции предиктивных моделей, чтобы предсказывать поведение системы заранее. Это является жизненно важной необходимостью и сейчас это доступно с точки зрения технологий.

В-четвертых, интеграция новых источников данных, таких как данные с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) или текстовых данных и данных так называемого цифрового следа в городскую аналитику.

В-пятых, расширение понимания цифрового двойника и его применение в других отраслях, таких как туризм, лесное и сельское хозяйство.

В-шестых, формирование цифровых экосистем — это залог эффективной интеграции и функционирования цифровых двойников отдельных территорий, городов, регионов. Это позволяет проводить более точный анализ и оптимизировать комплексное развитие территорий.

В-седьмых, это персонализация городского опыта для каждого жителя путем комплексного анализа данных, касающихся отдельных людей в городе, и предоставление им личных рекомендаций. То есть приближение аналитики до масштаба отдельного человека и работа в масштабе человека. Хотя это не ближайшая перспектива и IoB («интернет тел») еще не скоро станет реальностью, но это будущие технологии. Персонализация уже применяется в проекте города The Line в Саудовской Аравии, где с помощью анализа данных о локации отдельного человека и данных о его пожеланиях и интересах город будет давать персональные советы относительно городских сервисов.