Recreen una ciutat virtual que inclou les emocions dels seus habitants

Investigadors del Centre de Computació d’Alt Rendiment de la Universitat de Stuttgart (HLRS) i de l’Institut Fraunhofer, han desenvolupat un bessó digital de la ciutat alemanya de Herrenberg (31.000 habitants), per potenciar la planificació urbana sostenible.

Utilitzant sensors i altres eines digitals, els investigadors van recopilar grans conjunts de dades que representen la qualitat de l’aire, el flux del trànsit i la prevalença del trànsit per als vianants, entre altres dimensions de la vida, com les emocions dels seus habitants.

Després van fusionar aquests grans conjunts de dades utilitzant superordinadors, per visualitzar-los en realitat virtual.

L’equip va compartir el seu bessó digital amb els funcionaris de la ciutat de Herrenberg i va presentar el seu model en diversos esdeveniments públics per encoratjar la participació pública en la planificació de la ciutat. La resposta fins ara ha sigut molt positiva.

Bessons digitals

Els bessons digitals són models informàtics hiperrealistes d’objectes complexos, capaços de simular la seva funció amb un alt nivell de detall.

En el passat, els científics i enginyers han utilitzat la computació d’alt rendiment (HPC) per crear bessons digitals de molts tipus d’objectes, inclosos edificis, motors i xarxes de serveis públics.

La computació d’alt rendiment és l’agregació de potència de càlcul per resoldre problemes complexos en ciència, enginyeria o gestió?

L’equip ha adaptat el concepte del «bessó digital» per a les ciutats, utilitzant HPC per analitzar, integrar i visualitzar dades que descriuen fenòmens urbans que simulen els processos complexos i dinàmics que són importants a tenir en compte en la planificació urbana.

Sintaxi espacial

Per construir el bessó digital de Herrenberg, l’equip va utilitzar un concepte anomenat sintaxi espacial.

Així com l’esquelet humà proporciona una bastida per a tots els altres sistemes i funcions del cos humà, la sintaxi espacial produeix un esquema 2D de quadrícules físiques en una ciutat, oferint un marc per realitzar anàlisis espacials.

Aquesta anàlisi pot predir els camins probables que un automòbil, o el trànsit de vianants, poden prendre per moure’s d’un punt a l’altre.

Després, l’equip va incorporar les dades del sistema d’informació geogràfica (GIS) i els sistemes de control de trànsit per aconseguir la topografia, la geometria de la carretera i els fluxos de trànsit realistes amb més detall, amb què s’hi va afegir una altra capa de complexitat.

Finalment, utilitzant un codi de dinàmica de fluids que s’utilitza per modelar aerosols d’injectors de combustible, o aerodinàmica d’avions, van crear models realistes del moviment del vent i les emissions a través de la ciutat.

També reaccions emocionals

A més d’aquest tipus de modelatge físic d’alta precisió, l’equip de HLRS va desenvolupar una aplicació que convidava els residents de Herrenberg a enviar les seves respostes emocionals a diferents àrees de la ciutat.

Els residents van proporcionar dades qualitatives sobre si certes ubicacions els semblen còmodes, insegures o lletges, per exemple.

Finalment, utilitzant un escàner làser 3D, l’equip va crear una visualització en 3D del centre de la ciutat.

A continuació, va integrar visualitzacions dels seus diversos conjunts de dades a un model de realitat virtual immersiu, permetent als acceptants de decisions veure les dades abstractes «prendre vida».

Organismes vius en 3D

Per a Fabian Dembski, un dels creadors d’aquest projecte, que treballa en la intersecció de l’arquitectura, la planificació urbana i la ciència computacional, les ciutats són més que només els llocs on vivim.

Funcionen com organismes vius, creixent i canviant amb el temps. Des d’aquesta perspectiva, les decisions preses en la planificació de la ciutat poden millorar o degradar la salut dels espais urbans.

«Les ciutats no són unidimensionals, per la qual cosa no té sentit dissenyar-les en un full de paper», va dir Dembski en un comunicat.

«La tercera dimensió ens ajuda a comprendre les ciutats i la seva espacialitat. Al permetre que els dirigents experimentin una vista immersiva en realitat virtual, els estem ajudant a experimentar-la de manera més realista, ajudant-los a avaluar millor els dissenys, plans o altres escenaris», afegeix.

I aviat, amb IAEn el futur pròxim, l’equip també explorarà com les aplicacions d’intel·ligència artificial (IA) podrien utilitzar-se per representar millor els innombrables factors que afecten la forma en què els residents experimenten emocionalment les seves ciutats d’origen.

Notícies relacionades

La sequera a l’Amazones deixa veure rostres humans antics i desconeguts

El telescopi Webb confirma que la taxa d’expansió de l’Univers continua sent una gran incògnita

Referència

Urban Digital Twins for Smart Cities and Citizens: The Case Study of Herrenberg, Germany. Fabian Dembski et al. Sustainability 2020, 12 (6), 2307. DOI:https://doi.org/10.3390/su12062307