可持续城市的关键可能在于日益复杂的数字孪生

一个国际联合团队在《自然可持续性》杂志上指出，被称为“数字孪生”的城市动态计算机模型可以帮助推动全球城市地区的可持续发展。

数字孪生不仅仅是静态模型。他们结合来自传感器和其他来源的近实时数据来生成“虚拟复制品”。数字孪生的概念最早出现在制造业，主要用于产品和工艺工程。但这些模型也被用于从分子到行星，从个性化医疗到气候预测的各个领域。

许多研究人员认为，数字孪生将成为可持续发展工作的有力工具。但没有人认真研究过城市数字孪生的好处和缺陷。这项新研究承担了这项任务，特别关注建模方法在帮助实现联合国可持续发展目标方面的潜力。

研究人员表示，数字孪生在这个领域具有多种潜在优势。它们可以帮助城市更有效地分配资源——设计更有效的水网、预测交通拥堵以指导交通规划、模拟消费者行为以推荐节能措施等。

此外，“计算机模型提供了一个虚拟空间，可以在其中以前所未有的方式，测试新的有望提高资源效率但可能会造成意外伤害清洁技术”研究人员写道。例如，它们可以帮助城市弄清楚如何在不影响可靠性的情况下将可再生能源并入电网。

数字孪生还可以帮助科学家和政策制定者跨学科、跨机构、跨政府级别和跨地理距离进行协作。它们可以帮助城市监测和报告可持续发展目标或其他可持续发展目标的进展情况。

该论文的一些作者参与了澳大利亚墨尔本城市更新项目Fishermans Bend的数字孪生体的开发。该模型包括来自公共和私人来源的超过 1400 层的历史和实时数据。20 多个政府机构和市政当局正在使用该模型来分析拟建建筑将如何影响落在开放空间和植被上的阳光、预测电车交通模式以及解决其他规划问题。

苏黎世、新加坡和上海等城市也正在使用数字孪生模型来监测噪音和污染，并促进考虑人口增长和气候变化的城市规划。

但数字孪生方法也存在缺陷。因为它们需要如此多的数据、先进的计算能力和技术诀窍，数字孪生有可能加剧数字鸿沟，特别是在高收入和低收入国家之间。

更重要的是，即使是最复杂的模型也可能无法代表现实生活中城市的多样性。支撑成功数字孪生所需的数据可能不可用、不可访问或与其他来源不兼容。人们对数字孪生的社会科学方面尤其了解甚少。

最后，可以针对错误的目标优化模型。研究人员表示，不同的可持续发展目标之间存在内在矛盾，程序员必须注意结果和参数的优先顺序。这些决定是为谁做出的，由谁做出的——谁被排除在这个过程之外？

为了避免数字孪生的这些陷阱并获得潜在的好处，研究人员建议政府和国际机构参与弥合数字鸿沟；将数字孪生技术留在市场上实际上意味着资源匮乏的国家将落在后面。

他们还呼吁那些创建和实施城市数字孪生的人关注社会和道德责任。“从这些问题中衍生出的一个核心问题是：那些可能会在多大程度上受到基于其设计和部署中包含的仿真模型的决策的影响？” 。

“有趣的是，在这种情况下，数字孪生本身可以提高规划者和政策制定者对社会经济不平等的认识，从而成为包容的工具，”研究人员补充道。