Si chiamano “Digital twin smart city models”, ovvero gemelli digitali a livello smart city e costituiscono repliche fedeli di città reali nel mondo virtuale, un fenomeno in crescita, perché ritenute particolarmente utili nell’ottica di una migliore comprensione dei processi che stanno cambiano rapidamente il volto delle città contemporanee. Il digital twin smart city offre un supporto fondamentale per affrontare le sfide delle moderne città in continua e rapida crescita in termini di dimensioni e popolazione, con conseguenti impatti importanti sul nostro futuro economico, ambientale e sociale.
Grazie alle copie virtuali è infatti possibile anticipare sperimentazioni e trovare soluzione a problemi che possono insorgere nei processi di pianificazione e sviluppo delle città.
Originariamente sviluppato per i sistemi industriali, il concetto di digital twin trova applicazione al contesto urbano, consentendo di adottare soluzioni smart e innovative al fine di realizzare città sempre più sostenibili e resilienti, a seguito delle accresciute potenzialità dell’Internet of Things (IoT), dei Big Data, della Virtual e Augmented Reality e dei progressi nel campo delle tecnologie geospaziali e della modellazione 3D della città. Nell’ambito della dimensione urbana, i Big Data e i digital twin smart city stanno acquisendo una sempre maggiore importanza in ragione della crescente complessità gestionale degli agglomerati urbani e degli obiettivi di sviluppo sostenibile (Sustainable Development Goals SDGs) dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite e del Green Deal europeo per il 2050.
Il ruolo centrale dei dati nel digital twin smart city
Negli ultimi anni, è notevolmente cresciuta la capacità di raccogliere dati generati dai vari sensori e dispositivi intelligenti che proliferano grazie alla diffusione dell’internet delle cose e del cloud computing. Una complessa mole di dati in continua crescita – Big Data – raccolti da applicazioni indipendenti e più spesso interconnesse, elaborati molto rapidamente grazie a sistemi di advanced analytics dotati di Intelligenza Artificiale (AI), machine learning e relativi algoritmi predittivi, in grado di trasformare qualsiasi ambiente ci circondi - interno, esterno, industriale e domestico - in un sistema intelligente.
I dati che rappresentano il gemello digitale, inteso come rappresentazione virtuale di un'entità fisica, vivente o non vivente, di una persona o un sistema anche complesso, possono infatti derivare dalle fonti più diverse. Grazie a essi il digital twin può produrre nuova conoscenza e contribuire alla individuazione e progettazione di soluzioni più efficienti.
La costruzione delle digital twin smart city, intese come città/comunità intelligenti, ruota intorno ai dati. Una volta realizzato il digital twin smart city model, ad esso vengono associati i digital twin dei sistemi di gestione della smart city, ovvero gli edifici intelligenti, le infrastrutture dedicate alla mobilità di persone e beni, le reti energetiche, di telecomunicazioni e di distribuzione delle risorse idriche, i sistemi per il controllo dell’inquinamento, ecc.
A livello urbano, dalla scala edificio a quella territoriale, ad esempio, l’adozione dei digital twin e l’uso di dati accurati, integri, veritieri e condivisi, vera ricchezza del modello, per l’intero ciclo di vita degli asset, compresa la fase di manutenzione, consente il monitoraggio continuo di impianti e sistemi, l’intervento tempestivo in caso di guasti, di evitare sprechi, ottimizzare i consumi energetici e abilitare una manutenzione di tipo predittivo. Un ruolo altrettanto importante del digital twin smart city riguarda anche la mobilità, fornendo supporto non solo all’interno dei veicoli, ma anche nella pianificazione e gestione degli spostamenti a livello cittadino (smart mobility).
L’ecosistema così generato, infatti, consente di creare un ponte tra il mondo fisico e quello virtuale, grazie al quale è possibile seguire il comportamento della città reale e monitorarne l’evoluzione, pianificare e sviluppare progetti, prevedendo gli effetti della loro attuazione sulla sua “gemella”, individuare in anticipo eventuali problematiche ed intervenire con azioni correttive, prevenendo così l’insorgere di criticità. Nel mondo dei modelli virtuali è possibile fare sperimentazioni in ambienti privi di rischi per individuare le possibili soluzioni ai problemi del mondo reale.
Questo approccio smart permetterà di rispondere alle esigenze mutevoli degli utenti, pianificando al contempo azioni di riqualificazione e rigenerazione urbana e abilitando una transizione verso la sostenibilità.
Dalla dimensione urbana a quella dell’individuo
Il concetto di digital twin smart city trova una sua naturale estensione anche agli esseri umani, cioè ai soggetti della città/territorio, considerati sia come appartenenti a comunità che come singoli individui, per raccogliere e analizzare “l’impronta digitale del cittadino” e per fornire servizi che soddisfino bisogni espressi da utenti sempre più esigenti, dando vita ad un ecosistema di processi, tecnologie e sistemi in grado di creare un circolo virtuoso di fiducia tra il cittadino e il governo destinato a migliorare i luoghi stessi e la vita di coloro che vi risiedono mediante l’efficientamento dei servizi, l’incremento dei livelli di sicurezza, una gestione più efficiente delle infrastrutture cittadine e territoriali.
In ambito Healtcare, i gemelli digitali del nostro corpo, tramite l’intelligenza artificiale, hanno un potenziale enorme per migliorare la nostra salute, l’accuratezza delle diagnosi e lo screening delle malattie, fornendo una risposta preventiva sull’andamento e l’esito di determinate patologie, sulla somministrazione di farmaci, interventi operatori particolarmente complessi, risposta alle epidemie e gestione dei sistemi sanitari.
In ambito Food&beverage, i digital twin sono in grado di garantire una maggiore qualità e integrità della filiera alimentare dei cibi attraverso un controllo accurato della catena di produzione in tutte le sue fasi: dalla raccolta del prodotto, fino al packaging.
Sempre in tema di servizi all’individuo, passando dalla mobilità urbana cittadina a quella personale, il digital twin, ad esempio, può essere impiegato per realizzare delle mappe che, sfruttando gli indici delle previsioni meteo e i valori di inquinamento ambientale, individuino aree e percorsi ciclopedonali in cui muoversi in modo più confortevole e salutare.
I digital twin smart city possono infatti essere arricchiti e integrati con i dati acquisiti da una rete di sensori che rilevano in real-time i parametri relativi all’aria, all’inquinamento, all’acqua, al calore, al traffico ecc., permettendo la creazione di modelli previsionali estremamente attendibili attraverso i quali acquisire una maggiore consapevolezza del contesto ambientale e territoriale. Infine, ma non ultima delle infinite potenzialità dei gemelli digitali, la capacità di arricchire le esperienze quotidiane delle persone, preservando la cultura e rendendo la storia e l'arte più accessibile, grazie all’uso della realtà aumentata nei musei, nelle scuole e nei processi educativi, nella individuazione di siti archeologici sepolti ancora da scoprire e nella loro possibile ricostruzione virtuale.
