Digitální dvojče je, jednoduše řešeno, identickou virtuální kopií fyzické entity, která se neustále aktualizuje. Technologie „digitál twins“ je založena na 3 pilířích, a to na reálném objektu, jeho digitální kopii a neustálém obousměrnému proudu dat, při kterém dochází k synchronizaci. Podíváme-li se na digitální dvojčata, která existují v oblasti architektury, uvidíme, že jde o dynamické a nepřetržitě se aktualizující modely staveb. Ty jsou často vytvořeny od chvíle, kdy se začne s návrhem stavby, až do doby, než je fyzický objekt zbourán.
Na rozdíl od již poměrně rozšířené technologie BIM jsou digitální dvojčata ještě větším technologickým zdokonalením. Pracují totiž s daty v reálném čase, a proto umožňují řadu simulací či předpovídání nejrůznějších změn na základě reálných dat. Díky tomu lze při rozhodování ve velkém měřítku předejít různým chybám anebo omezením, které by mohly vyvozovat vyšší náklady. Digitální dvojčata přitom mohou využívat data z různých senzorů, platformy IoT (internetu věcí), umělou inteligenci nebo pracovat s virtuální či rozšířenou realitou. Cílem je přitom vždy co největší identičnost a přesnost dat obou subjektů – tedy toho fyzického i virtuálního.
Posláním technologie digitálních dvojčat je především pomoc při zlepšování jejich fyzické verze nebo poskytnutí zpětné vazby. Dvojčata mohou mít jak města, tak i budovy. Využití digitálních dvojiček je v současnosti nejkomplexnější a nejpoužívanější na poli logistiky, produktového designu a urbanismu.
Simulace chování celých měst může pomoci snížit uhlíkovou stopu i náklady. V budoucnosti by dokonce své digitální dvojče mohlo mít prakticky každé vyspělé město (nebo celá naše planeta). Dle vypracovaných studií je to dokonce jeden z hlavních nástrojů, který může pomoci realizovat uhlíkovou neutralitu měst tak, aby bilance generovaného a zachyceného množství CO2 vyprodukovaného provozem měst i budov byla vyrovnaná.
Obecně se první projekty technologie digitálního dvojčete zaměřovaly na oblast automatizace strojního průmyslu, kde se soustředily především na výrobu. Tam pomohly operátorům lépe koordinovat, řídit i optimalizovat výrobní činnost. Aktuálně se však oblast působení technologie digitálních dvojčat rozšiřuje také na sektory, kde se dříve ještě nepoužívala.
Dalším oblastem, kde lze efektivně technologii digitálních dvojčat využít je správa a provoz souborů budov nebo i celých chytrých měst či oblastí. V tomto směru se technologie digitálních dvojčat vyvíjí velmi progresívně.
Již několik zemí po celém světě má vypracovaný program digitálního dvojčete. Například v Indii má být plánované město Amaravati vůbec prvním nově založeným městem, které by již od počátku mělo své digitální dvojče.
Projekt DUET – digitální dvojče Plzně
Zajímavým počinem v České republice je projekt DUET, který pomohl k vytvoření digitálního dvojčete a 3D modelu města Plzně. Průkopníci tohoto programu si slibují možnost efektivní modelace situací, které by v tomto městě mohly reálně nastat. To jsou například nejrůznější krizové scénáře, jako jsou například zásahy při požárech, povodních, nebo stavy, které se mohou týkat dopravy, ovzduší, vodních toků, jednotlivých budov či celých oblastí.
Od projektu se tak očekává možnost realizace včasných preventivních opatření, která pomohou efektivněji zvládnout krizové i předvídatelné události s menším devastujícím dopadem na majetek, lidské životy atd. Další přínos se očekává ve vztahu efektivnějšímu rozvoji města, urbanismu, dopravě či kvalitě životního prostředí.
Dalšími projekty digitálních dvojčat měst v České republice jsou například digitální dvojče Prahy, Brna či Ostravy. Tyto projekty jsou realizovány jak veřejnými institucemi, tak soukromými společnostmi a využívají širokého spektra technologií, jako jsou například GIS, BIM, 3D modely, big data a umělá inteligence.
Chytrá města a digitální dvojčata
V současné době bydlí ve městech již obrovské množství lidí a tento počet v následujících několika dekádách ještě rapidně vzroste. Tento vývoj je tedy tak progresivní, že při dosavadním procesu výstavby, jak jej pamatujeme z jeho dosavadní historie, by již krok bez dalších opatření nebylo možné udržet. S ohledem na soudobý vývoj populace a požadavků na budovy i města bude v příštích 30 letech nezbytné stavební průmysl zefektivnit a pomocí nejrůznějšího softwaru a technologií zjednodušit. A to například tak, že ještě před zahájením této fáze budeme vědět, které budovy, materiály a struktury jsou těmi nejúčinnějšími i proč tomu tak je. Očekává se, že chytrá města budou stále více a více využívat svých digitálních kopií.
Evropská unie chápe současnou dekádu jako období digitalizace. Její finanční rámec, který je vyčleněn na digitalizaci pro období 2021–2027 dosahuje 7,5 miliardy EUR. Mimo to jsou podpořena Evropská centra pro digitální inovace, která sídlí i v několika českých městech. Program Horizont Evropa má pro období 2021–2027 alokován rozpočet, který činí 95,5 miliardy EUR, a právě do těchto programů patří i digitální dvojčata.
V České republice se rozvoji a výzkumu ohledně digitálních dvojčat měst věnují Fakulta dopravní ČVUT a Český institut informatiky, robotiky a kybernetiky.
Závěr
Vytvářejí se digitální budovy i celá virtuální města. Digitální dvojčata byla již v roce 2021 zařazena mezi top odvětví, u kterých se predikuje nejvyšší technologický růst. Ten by se mohl v příštích pěti letech až zčtyřnásobit.
Převratné je na tom především to, že na základě digitálních dvojčat lze plánovat změny v infrastruktuře mnohem lépe a zodpovědněji. To by mohlo zásadně změnit způsob, jakým jsou budovy i města navrhována. S pomocí digitálních dvojčat je totiž možné již dopředu simulovat dopady navrhovaných opatření nebo testovat jaký vliv mají konkrétní změny na určité struktury.
