Una ciudad, real, con sus edificios, sus medios de transporte, sus equipamientos dotacionales y zonas verdes, con la diversidad de materiales que conforman los elementos de la ciudad y con sus problemas urbanísticos. Todo el sistema que forma una ciudad puede trasladarse al mundo virtual generando un gemelo digital. Toda una revolución que permite, incluso, adelantarse a los posibles problemas que puedan producirse y probar innovadoras soluciones sin arriesgar o simular proyectos de futuro a través de una pantalla. Singapur ya trabaja con su gemelo digital.
El concepto tiene algún recorrido en su aplicación al sector de la industria. Replicar una fábrica en el mundo virtual, que pueda prevenir problemas en la producción antes de que ocurran, con la que se puedan probar nuevas formas de producir sin tener costes ni pérdidas o personalizar la producción, son algunos beneficios de un modelo que ofrece muchas funcionalidades para la industria 4.0.
Basados en el análisis inteligente con técnicas big data, Internet de las cosas (IoT), computación en la nube y realidad virtual, los gemelos digitales pueden suponer un salto importante no solo en la industria, sino también en las ciudades inteligentes.
Un concepto de estas características se prueba ya en la ciudad Estado de Singapur, laboratorio urbano constante y conocida internacionalmente como una capital mundial de la innovación. Este pequeño país asiático, con menos de seis millones de habitantes, desarrolla Singapur Virtual, un modelo dinámico de ciudad en tres dimensiones y una plataforma de datos colaborativa que incluye los mapas 3D de la ciudad.
Modelado semántico 3D para crear una copia virtual de la ciudad
El proyecto creado por la Fundación Nacional de la Investigación (NRF, por sus siglas en inglés), dependiente directamente de la Oficina del Primer Ministro, junto con la Autoridad Nacional del Suelo (SLA) y la Agencia de Tecnología del Gobierno de Singapur (GovTech), permitirá a actores del sector público y privado, de los sectores de la investigación y de la sociedad civil utilizar la plataforma digital para desarrollar aplicaciones y realizar pruebas de concepto y de servicios sobre la copia virtual de la ciudad, investigar tecnologías que puedan resolver desafíos y tomar decisiones de planificación para la ciudad Estado de Singapur.
Esta copia virtual, que cuenta en su desarrollo con un presupuesto de 73 millones de dólares (algo más de 64 millones de euros) ofrece un modelado semántico 3D, un modelo conceptual en tres dimensiones en el que el significado de los datos que contiene se puede definir por sus relaciones con otros datos, es decir, muestra cómo los símbolos que se representan se relacionan con el mundo real.
Esto permite que el modelo de la ciudad Estado de Singapur incluya información detallada de cada uno de los elementos que componen el sistema ciudad, desde los atributos del suelo, si contienen láminas de agua o vegetación, por ejemplo, hasta los componentes de los edificios (paredes, suelos, techos y componentes de los materiales utilizados) o las características de las infraestructuras de transporte.
Las representaciones mediante modelado semántico 3D son diferentes de las 2D en la medida en que son capaces de mostrar el terreno, los bordillos o las escaleras tal y como son en la realidad. Esta representación precisa de la realidad puede, por ejemplo, resultar clave para idear diferentes formas de mejorar la accesibilidad de una zona concreta, probarlas y llevar a la práctica en el mundo real la que ofrezca mejores resultados en su réplica virtual.
Big data, Internet de las cosas y realidad virtual
Según explica la Fundación Nacional de la Investigación el gemelo digital de la ciudad Estado se desarrolla en base a datos geométricos e imágenes recopiladas de diversas agencias públicas y proveedores privados, y se enriquece de fuentes de datos e información estática, dinámica y en tiempo real, con datos, por ejemplo, sobre demografía, clima e incluso movimiento.
Para poder desarrollar un sistema de estas características es necesario un amplio despliegue de sensores y dispositivos de Internet de las cosas (IoT) que facilita datos dinámicos en tiempo real. Esta información en una réplica virtual de la ciudad que hace de la plataforma una herramienta con un enorme potencial y usos muy variados.
Desde su uso por parte de los servicios de emergencia de Singapur para simular una situación de emergencia en su estadio o en un centro comercial, con el fin de establecer los mejores procedimientos de evacuación, hasta desarrollar una aplicación que analiza los flujos de los servicios de transporte y los patrones de movimiento de los peatones para ajustarse a las necesidades reales.
Beneficios y ejemplos de uso de Singapur Virtual
A través de Singapur Virtual, los responsables de la planificación urbana en distrito de Yuhua, dentro de la ciudad Estado, han podido visualizar diversas opciones para el diseño de un puente elevado peatonal en una de sus principales vías y cómo podría integrarse de la mejor forma posible con el parque que hay en el barrio, que a su vez está siendo mejorado.
Este mismo distrito es un laboratorio urbano de la iniciativa «Greenprint«, un proyecto que busca un barrio sostenible y ecológico introduciendo paneles solares, luces LED, sistemas de recogida neumática de residuos y redes peatonales y ciclistas. A través del gemelo digital, además de hacer un seguimiento exacto del funcionamiento del proyecto y prever cómo evolucionará, también puede aplicarse a otros barrios, mostrando sus posibilidades y beneficios en función de las características de cada distrito.
Otro de los usos que ya se está dando a Singapur Virtual es el análisis de los edificios y su potencial para la producción de energía solar, ya que en la plataforma están registrados todos los datos de cada edificio, incluyendo altura, superficie de los tejados y orientación, y del clima, con información como la temperatura ambiente, la luz solar y su variación a lo largo del día. Con todo esto se analiza cuáles son los edificios con mayor potencial para las instalaciones fotovoltaicas. Se estima cuánta energía solar pueden generar en un día, así como los ahorros energéticos que supondrán.
Más allá de la utilidad para los técnicos y las autoridades que han de tomar decisiones, disponer de gemelos digitales ofrece posibilidades a los ciudadanos, a la comunidad investigadora y a las empresas. Estas últimas pueden aprovechar gran cantidad de datos e información para hacer análisis de negocios, planificar y administrar recursos y servicios que quieran prestar, y probar herramientas y soluciones antes de llevarlas al mercado.
El sector de investigación y desarrollo puede servirse de la réplica virtual para hacer estudios que detecten nuevas necesidades, para desarrollar y testar soluciones y servicios, para avanzar en innovación y para seguir creando nuevas herramientas que permitan mejorar una tecnología emergente como es el modelado semántico 3D.
Como en toda ciudad inteligente, la ciudadanía no debe quedar al margen de todos estos avances. Disponer de una copia virtual de la ciudad en la que resides y que debe estar a tu alcance para poder consultarla, supone un avance en materia de transparencia. La sociedad civil puede mejorar sus peticiones, tener un conocimiento más preciso sobre las necesidades de sus barrios y, de esta forma, pueden idear servicios que los enriquezcan y trasladar sus exigencias a las autoridades.