17 feb Allt om Göteborgs digitala tvilling
”Vi måste också skapa en digital tvilling!” Teknikstressen är stor i branschen, allt från små kommuner till regeringskansli. Vi vill vara bäst i världen på digitalisering men har ännu inte en enda (komplett) digital tvilling i landet.
Och än mindre än nationell sådan, vilket många andra länder redan har, samtidigt som EU bryter ny mark för geodata genom utökade leveranskrav inom Inspire, lösningar för smarta städer och nu också påbörjat arbetet med en global tvilling för klimatscenarion; Destination Earth.
Men är ordet digital tvilling bara ännu ett nytt buzzword i branschen som Smart Cities, Blockchain och Augmented Reality? Är det helt enkelt bara en hype, eller är det något mer?
FÖRSTÅELSE AV EN KOMPLEX OMVÄRLD
Förståelse, samsyn och action!
Givetvis är verkligheten mycket lättare att förstå än både ord, bilder, kartor och ritningar. Verkligheten kan vi uppleva genom alla våra sinnen. Dessutom kan vi uppleva den tillsammans med andra. Det ger oss möjlighet att uppnå samsyn kring det vi ser och utifrån det gemensamt bestämma vad vi vill förändra och hur. Det är mot den bakgrunden man kan se vad nyttan med digitala tvillingar kan vara; för att skapa förståelse, samsyn och action!
Det är nog inte heller någon som kan säga emot det faktum att samhället är en synnerligen komplex mekanism, som dessutom utvecklas för var dag som går. Det samhälle vi lever inom är också starkt påverkat av inre och yttre omständigheter som i sig är komplexa och svåra, såsom segregation och inte minst klimatförändringar. Mot den bakgrunden kan det vara enkelt att påstå att vi behöver nya och bättre verktyg för att hantera vårt samhälle och dess utmaningar. Den digitala tvillingen kan vara ett sådant verktyg, för att hantera komplexiteten i samhället och våra utmaningar.
VAD ÄR EN DIGITAL TVILLING AV EN STAD?
Vad är då en digital tvilling? Enligt mitt eget sätt att se det bör ett antal villkor uppfyllas som tillsammans definierar den digitala tvillingen; värld, data, händelser och intelligens.
Värld – geometrisk representation av verkligheten
Till en början behöver den digitala tvillingen vara så lik verkligheten att man utifrån sina sinnen kan förnimma att man befinner sig i den samma. Det gäller även de digitala system som kopplas in i tvillingen som också ska tolka data på samma eller liknande sätt som de skulle göra i en verklig miljö. Det finns många exempel på 3D-modeller som antingen är för generaliserade eller andra byggda på flygfotografier som avslöjar en lägre upplösning då man befinner sig nära marken. Sådana modeller kan lämpa sig för många tillämpningar men uppfyller inte villkoret om en geometrisk representation som ligger tillräckligt nära verkligheten för att man ska få en känsla av att man befinner sig i den.
Data
Den digitala tvillingen är ingenting utan den data som kan knytas till den och som också är den datamängd som tar upp mest utrymme. Man skulle rent av kunna jämföra den med ett isberg där det som syns över ytan representerar det vi ser av staden (world representation) medan det som ligger under ytan är all stadens data som finns knutna till den geografiska representationen (associated data), strukturerad i form av begrepps- och informationsmodeller, utifrån enhetliga internationella eller nationella standarder. Det är också på datasidan som störst fokus behöver läggas i förberedelser och uppbyggande av digitala tvillingar för städer.
Händelser
Det som sker i verkligheten bör också ske i tvillingen. Sensorer uppkopplade mot sakernas internet ger oss värdefull information om det som sker just nu, precis som våra egna sinnen som samlar intryck om oss själva och vad som sker i vår omgivning.
Då en händelse är starkt knuten till när den inträffar och ett flöde representerar något som rör sig mellan två olika platser med angivna tidsangivelser betyder det att en digital tvilling, för att vara en sådan fullt ut, även behöver uppvisa den temporala dimensionen. Denna dimension ger också möjlighet att studera vad som skett och till viss del vad som kommer att ske (framtidsscenarion).
Intelligens
Den fulländade tvillingen kommer i en framtid säkerligen att tänka och agera på egen hand, som ett led i den utökade användningen av AI såsom machine learning. Då kan vi skapa scenarion och se hur staden reagerar på dessa, eller låta staden själv agera utifrån specifika händelser eller incidenter.
UTVECKLING FRÅN GIS TILL METAVERSE
Vårt sätt att kartlägga och projicera avbilden av verkligheten följer en naturlig utveckling i takt med att de tekniska förutsättningarna och möjligheterna förändras; från papperskartor till digitala kartor, från GIS, 3D-GIS till digitala tvillingar. Det är också tydligt hur olika branscher ger näring åt varandra. De första digitala tvillingarna kom från tillverkningsindustrin där man behövde realistiska avbildningar av industrimiljöer och produkter, för utveckling och tester. Vi ser också en ökad användning av digitala tvillingar inom fastighets- och anläggningssidan där detaljerade 3D-modeller från BIM-data (Building Information Model) av byggnader och dess interiörer kopplas ihop med sensorer för funktionell styrning och övervakning. Ordet PropTech som också trendat inom fastighetsbranschen handlar till stor del om denna typ av digitalisering.
I dagsläget kan man prata om två olika typer av geografisk representation av världen i den digitala tvillingen; den semantiska eller den fotorealistiska. Den semantiska är uppbyggd kring en logik som beskriver de ingående objektenmed tillhörande data, såsom byggnader, vägar och andra objekt. Dessa består i sin tur av ytterligare beskrivna objekt. Man pratar ibland också om en parametrisk modell där parametrar via värden styr utseendet på objekten, såsom höjd på en byggnad, eller antal våningar eller antal filer på en väg. I en sådan modell kan parametrar varieras och tillsammans skapa olika scenarion som kan utvärderas. Man pratar då om parametrisk design. Virtuella Göteborg byggs huvudsakligen upp som en parametrisk modell även om en fotorealistisk, byggd utifrån flygbilder, också används. Den senare kan bland annat beskådas i dialogplattformen Min Stad (min.stad.goteborg.se).
Ajourhållningen av den digitala tvillingen är givetvis inget engångshack, utan måste ses som en naturlig del av samhällsbyggnadsprocessen, och för oss som arbetar med geodata, en del av den dagliga ajourhållningsprocessen av geodata. I utvecklingen av Virtuella Göteborg skapas ingen ny geodata, istället skall de data vi redan har inom stadens förvaltningar och bolag utgöra basen för tvillingen.
Vi ser att även insamlingsmetodiken är på väg att förändras med hjälp av smartare lösningar där AI kan användas för automatisk kartering och klassificering av geodata från exempelvis flygbilder, och där det även kommer att finnas mångdubbelt fler källor att inhämta geodata ifrån, såsom de många fordon som rullar på våra vägar. Gällande det senare kan samverkan mellan myndigheter och kommuner samt fordonsindustri och övriga privata aktörer främja flera syften.
En viktig styrka med geografiska informationssystem är dess förmåga att analysera och jämföra flera olika datalager, eller skikt, med varandra (jämför mulitkriterieanalys). I den digitala tvillingen har vi samma möjligheter att tillsammans analysera, modellera och visualisera olika teman, eller discipliner, i en och samma värld. Dagens komplexa samhälle ställer helt nya krav på arbetssätt och verktyg. Samtidigt vet vi att stadsutvecklingsprocessen innebär många vattentäta skott, dels mellan olika skeden, men också mellan olika organisationer och yrkesroller. Den multidisciplinära stadsutvecklingen handlar snarare om att arkitekter, trafikplanerare, miljövetare och ingenjörer tillsammans, i den digitala tvillingen, kan planera utvecklingen av staden, och kanske till och med i samma verktyg. Även här ser vi att verktyg börjar tas fram där man oavsett verktyg kan planera, projektera och konstruera tillsammans i en och samma 3D-modell (exempelvis Omniverse/NVIDIA).
Vi vet ju alla att utveckling av ny teknik oftast sker mot oss konsumenter, såsom mobilindustri, film, och spelindustrin. I vårt fall är det just spelindustrin som stakar ut riktningen för framtidens digitala tvillingar. Företag som Epic Games satsar stor på utveckling av sin spelmotor för just digitala tvillingar av städer, och andra företag som Unity och NVIDIA är inte sena att kasta sig in i striden. Vår lycka är just att denna typ av spelmotorer passar så utomordentligt bra för våra behov av digitala tvillingar. Vi kan nu på ett helt nytt sätt modellera och visualisera våra städer, och dessutom göra det på ett sådant sätt att det känns både verkligt och naturligt, om än virtuellt, att gå omkring i de nya stadsdelarna som vi planerar. Vi kan på ett helt nytt sätt bjuda in politiker och medborgare att tillsammans vara medskapare av den framtida staden och i realtid berätta för varandra vad vi tycker är bra och dåligt.
Kanske är det just kring medskapande och dialog där man kan se de största möjligheterna med den digitala tvillingen; det buzzword som kanske är hetast just nu är metaverse, ett område där de allra största drakarna som Facebook och Microsoft tillsammans med spelföretag som Epic Games satsar miljardbelopp. Ett metaverse kan enklast beskrivas som en mötesplats likt internet där man likt en avatar eller via AR (Augmented Reality) befinner sig i ett cyberspace eller 3D-värld. Denna värld skulle mycket gärna kunna vara den digitala tvillingen, där man träffar andra människor, utrycker sina idéer, dejtar, utför ärenden eller roar sig. Ur stadens perspektiv kan en sådan arena skapa stora möjligheter till transparens, dialog och medskapande av vår gemensamma stad och vårt samhälle. I ett metaverse torde vi alla dessutom vara jämlikar, oavsett vilka vi är och varifrån vi kommer, i alla fall de som har den digitala möjligheten att delta.
Vår nuvarande strategi håller inte. Vi måste tänka nytt och i samband med det använda nya synsätt och verktyg. Jordens resurser är inte ändliga och framtagning av samhällets byggstenar tär på resurser och vårt klimat. Vi ser dessutom att problemen inte är lokala utan globala, skillnader i livsvillkor skapar olika fotavtryck men avtrycken påverkar oss alla.
Innan en samsyn är uppnådd måste kunskapsnivån öka och förståelsen för hur samhällets mekanismer påverkar varandra belysas ytterligare på nya sätt. Samverkan, mellan medborgare, offentlig förvaltning, näringsliv och akademi är en nyckel i en omställning till en värld som berikar och inte tär, både ekologiskt och socialt.
VÅRA SAMHÄLLSUTMANINGAR
De globala hållbarhetsmålen tillsammans med våra nationella mål, adresserar tydligt de utmaningar vi står inför och hur vi måste agera. Men hur ska omställningen ske? Hur ska vi kunna
göra så mycket på så kort tid? Vi har dessutom inte möjlighet att testa alla nya lösningar som utvecklas i den verkliga världen.
Men i en virtuell värld kan vi göra mycket av det:
Vi kan förstå och lära oss komplexa samband som påverkar vårt klimat (jämför EU/DestinE). Vi skulle kunna skapa ett labb för den framtida klimatneutrala staden med nya transport-
och energilösningar så att vi får förståelse hur bra den skulle kunna se ut och fungera. Vi kan skapa scenarion kring de skyfall och höga vattenstånd vi står inför i en nära framtid och modellera och visualisera nödvändiga åtgärder för klimatanpassningar. Vi kan undersöka hur en cirkulär ekonomi avseende tjänster och produkter kan påverka vårt klimatavtryck. Vi skulle också kunna testa hur en ny stadsdel upplevs avseende trygghet och integration och föra en gemensam demokratisk dialog kring stadens utveckling. Allt detta kan vi göra med hjälp av den digitala tvillingen tillsammans med strukturerade och delade data och våra gemensamma kompetenser.
Den digitala tvillingen av staden kommer sannolikt att behövas, såsom den nationella, såsom den globala, för att hantera våra samhällsutmaningar, små som stora.
Då dessa utmaningar dessutom är så pass komplexa, i likhet med det samhälle som är så utsatt, så krävs en förståelse och en samsyn om vad de innebär. Så att vi kan ta rätt beslut om hur vi ska kunna axla dessa. Det är här den digitala tvillingen kommer in; som en möjliggörare för en sådan samsyn.
Det vi också kan vara säkra på är att vi kommer att få enhögre kvalitet och kontinuitet genom hela stadsbyggnadsprocessen, utifrån bättre data och beslutsunderlag byggda på sammanvägda kriterier från flera discipliner med en högre grad av förståelse, samsyn och transparens. De planer och bygglov som tas fram i en framtid måste baseras på helt nya grunder utifrån de nya förutsättningarna, där hållbarhet ur ett socialt, ekologiskt och ekonomiskt perspektiv värderas på nya sätt.
Ett modernt klimatneutralt, resilient och integrerat samhälle måste tas fram med moderna medel – såsom exempelvis, digitala tvillingar.
Min slutsats är därför att den digitala tvillingen tveklöst är en framgångssaga, som visserligen bara är inne på sitt första kapitel…
Text: Eric Jeansson, geodatastrateg och projektledare Virtuella Göteborg,
stadsbyggnadskontoret, Göteborgs stad