Roma, 30/05/2024
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Gemelli Digitali Urbani: il progetto del CNR per città più efficienti e sostenibili

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Una tecnologia che può essere utile per migliorare la vita in città, ottimizzando i processi e votata alla sostenibilità: ecco i Gemelli Digitali Urbani, con il progetto del CNR chiamato Urban Intelligence per il progresso delle comunità cittadine

Esiste un concetto che fa parte del progresso tecnologico e di quello che vivremo nel futuro, salvo imprevisti. Parliamo dei cosiddetti gemelli digitali, ovvero una tecnologia che raccoglie i dati di un oggetto e ne realizza un modello virtuale, detto brutalmente. Rispetto alla controparte fisica, la versione virtuale replica funzionamenti, comportamenti, cicli di vita e così via per poter studiare l’oggetto (o sistema, apparecchiatura, impianto…) della realtà su una specie di banco di lavoro virtuale, comprendendone i processi, individuando eventuali aspetti critici (come dei guasti), prevedere risposte e comportamenti futuri e, in sostanza, poter gestire al meglio la controparte fisica.

I vantaggi dei gemelli digitali

Un concetto nato nel 1991 ma che sarà realizzato con il primo prototipo solo nel 2002; infine, nel 2010 verrà coniato il termine “gemelli digitali” da parte di John Vickers della NASA. Le copie virtuali consentono quindi di poter ottimizzare prestazioni e minimizzano i malfunzionamenti grazie ai sensori (si può intervenire prima che avvenga il guasto vero e proprio sulla controparte fisica). Inoltre la controparte digitale di un processo reale può aggiornarsi automaticamente, cosicché si possa riflettere lo stato attuale di quest’ultimo in ogni momento. Rispetto ai modelli virtuali o in 3D, infine, il gemello digitale non riflette lo stato della copia fisica solo in un dato momento, ma ne prevede e simula l’evoluzione in maniera dinamica.

E ancora, consentono il monitoraggio da remoto in sicurezza, e possono essere utilizzati per un ampio ventaglio di contesti. Dall’edilizia, per la pianificazione dei progetti residenziali e commerciali, all’automotive (com’è intuibile, per la realizzazione di copie virtuali di veicoli per poterli studiare meglio), passando per l’industria, l’energia ed anche la sanità: i gemelli digitali si prestano a molti utilizzi, e possono riguardare singole parti o componenti, sino a sistemi più ampi.

I Gemelli Digitali Urbani e il progetto Urban Intelligence del CNR

Ebbene, come abbiamo detto questa innovazione si può applicare a realtà complesse com’è il caso delle città, e qui si colloca il progetto del CNR chiamato Urban Intelligence. I Gemelli Digitali Urbani (GDU) rappresentano le copie virtuali di una comunità cittadina con tutti i suoi processi, replicandoli e simulandoli in un ambiente digitale e potendo così fare analisi predittive sullo sviluppo e il comportamento di un sistema urbano.

Uno strumento a disposizione degli amministratori ed anche dei cittadini, sfruttando tecnologie di analisi dei dati e di predizione, come ad esempio il machine learning o l’intelligenza artificiale. E ancora, si utilizzano tecniche di simulazione computerizzata, Internet delle Cose, sensori, reti 5G, il cloud e così via. Un ecosistema tecnologico, insomma, per monitorare tutti i processi – comprese le soluzioni di mobilità – che compongono una realtà urbana.

Le differenze tra il progetto Urban Intelligence e le Smart Cities

Nel primo rapporto L’Italia delle città intelligenti e sostenibili realizzato dal Centro Studi TIM, con la collaborazione degli Osservatori Smart City e Startup Intelligence del Politecnico di Milano, assieme al Dipartimento di Ingegneria, ICT e Tecnologie per l’Energia e i Trasporti (Diitet) del CNR, oltre a parlare del fenomeno delle smart city, si tratta il fenomeno dei Gemelli Digitali.

Vengono anzitutto elencati i vantaggi di questi ultimi nel settore urbano: “acquisire nuove conoscenze sui processi, le dinamiche e le infrastrutture urbane; rafforzare la collaborazione attraverso un vasto ecosistema di portatori di interesse, generando nuovo valore per tutti gli abitanti; migliorare la mobilità e la sicurezza negli spazi urbani; migliorare la pianificazione urbana e la visualizzazione dei progetti; rafforzare la resilienza urbana, grazie a migliori capacità di predizione, risposta e recupero; coinvolgere la comunità locale in modo interattivo; adottare iniziative di open data, favorendo lo scambio e l’utilizzo di informazioni di qualità”.

Nel rapporto poi si evidenzia come il progetto Urban Intelligence del CNR, rispetto alle Smart Cities, sia utile nel governare una città che punta ad essere più sostenibile. Inoltre, grazie all’intelligenza artificiale, può realizzare delle analisi decisamente più complesse sino ai sottosistemi urbani più piccoli, e sfrutta al meglio le tecnologie IoT e 5G. Il progetto UI basato sui Gemelli Digitali Urbani, insomma, è votato a gestire la complessità, può essere modulare (applicandosi solo a determinate porzioni di città, per dire) e scalabile.

I benefici per le comunità cittadine

L’utilità di questi progressi tecnologici si riflette poi nella vita di ciascun cittadino. Lo studio TIM infatti stima che nel periodo che va dal 2023 al 2027 gli sviluppi dell’intelligenza artificiale, del 5G e dell’IoT applicati alle città si potranno ridurre di circa 6,5 miliardi di euro solo per i costi del traffico urbano, e di 400 milioni di euro per quelli legati all’inquinamento. Inoltre si prevede una riduzione di circa 650.000 tonnellate di emissioni di CO2 grazie all’ottimizzazione dei processi ed una migliore programmazione. Giù di circa 3 miliardi anche i costi amministrativi, sociali e sanitari grazie ad una migliore prevenzione e tempestività nei soccorsi riguardo gli incidenti stradali.

Ed ancora un risparmio di 1,95 miliardi per la migliore gestione dell’illuminazione pubblica. Il tutto a fronte di investimenti nelle nuove tecnologie per le città che da qui al 2027 saliranno sino a circa 1,6 miliardi di euro. E secondo i dati di Atos Italia in collaborazione The European House – Ambrosetti, in Italia i gemelli digitali potrebbero generare potenzialmente un volume d’affari pari a 12 miliardi di euro.

Gli effetti nel settore dell’automotive elettrico

Non solo città. I gemelli digitali sono utili come abbiamo detto anche nel settore automobilistico, in modo da poter offrire agli ingegneri un banco di prova virtuale per i loro modelli, prima ancora di realizzare il prototipo reale (e garantendo così notevoli risparmi sui materiali e sui processi). Secondo la società americana Altair, i gemelli digitali potrebbe contribuire all’immissione sul mercato di un maggior numero di auto elettriche, con tempi ottimizzati e con costi abbattuti.