Il Digital Twin è un paradigma che sta rivoluzionando i modelli di governance e di pianificazione urbana. Quando si parla di Digital Twin non si fa riferimento a uno specifico software o piattaforma ma a un ecosistema di tecnologie e dati che permette di creare un gemello digitale di un oggetto fisico, come ad esempio un territorio, una città, un edificio o un’opera d’arte, ma anche di uno scenario che riguarda un evento o un fenomeno della città.
Il concetto di Digital Twin
Al contrario delle semplici rappresentazioni tridimensionali, il gemello (come dice la parola stessa) è una copia esatta, una rappresentazione fedele con precisione centimetrica o millimetrica, a seconda della tipologia di sensori utilizzati per il rilievo. Una copia precisa, quindi misurabile; una miriade di primitive geometriche geolocalizzate nelle tre dimensioni (x, y e z) che compongono la riproduzione 3D dell’oggetto rilevato.
Non semplici immagini, quindi, ma dati. Con tutte le potenzialità e il valore che i dati sono in grado di creare, anche grazie all’intelligenza artificiale. Nel caso invece di uno scenario digitale (consideriamo a titolo di esempio l’attuale gemello digitale per l’evento della partenza del tour de France da Firenze), si tratta di un insieme di banche dati geografiche, big data e quant’altro possa essere utile per rappresentare l’evento, valutare le interferenze che questo crea nella città e gestire al meglio gli aspetti logistici e organizzativi.
Applicazioni del digital twin nelle amministrazioni comunali
Il primo risultato dell’utilizzo del digital twin è una nuova modalità di lavoro per gli uffici tecnici. La velocità con cui possono essere effettuati rilievi e misurazioni dalla propria postazione di lavoro è di gran lunga più rapida ed efficiente rispetto all’invio di squadre di tecnici direttamente sul luogo, evitando inutili rischi, fornitura ed uso di particolari DPI, disagi tecnici ed economici per l’installazione di ponteggi nel caso di misurazioni in altezza e tempi morti dovuti, banalmente, a condizioni meteo avverse, traffico o necessità di permessi e autorizzazioni per entrare in luoghi chiusi o aree a traffico limitato. Un digital twin è sempre disponibile, 24 ore su 24 dalla propria postazione di lavoro, anche a molta distanza dall’oggetto fisico sul quale si sta lavorando.
Oltre agli elementi statici, rilevati con sensori laser di altissima precisione o con altre tecniche di acquisizione, il gemello digitale può essere arricchito di ulteriori dati provenienti sia da basi di dati e gestionali interni del Comune, sia acquisiti dinamicamente da sensori IoT, così da rendere “viva” la rappresentazione digitale con informazioni in tempo reale su mobilità, inquinamento atmosferico, acustico, flussi di persone, meteo, eccetera. Un vero e proprio big data, ovvero una raccolta di dati di elevato volume, variabilità e velocità di aggiornamento che, unito agli algoritmi di Machine Learning e Intelligenza Artificiale, offre elementi molto precisi di supporto alle decisioni (Control Room) e alla pianificazione dei grandi eventi e permette di sperimentare modelli previsionali e di simulazione-scenari “what if” (es: cosa succederebbe se cambiassi quest’area o se chiudessi la viabilità in questo tratto).
L’esperienza del Comune di Firenze
Grazie ai fondi PON Metro 2014-2020 e REACT (REACT-EU-FESR), il Comune di Firenze ha contribuito allo sviluppo di piattaforme open source già in uso, ha acquisito nuovi strumenti ed effettuato numerosi rilievi per comporre il gemello digitale della Città.
Nell’anno 2023 sono stati realizzati un nuovo volo LIDAR e aerofotogrammetrico (con densità dei laspoint di almeno 20 punti a mq. ed immagini multispettrali ortorettificate con precisione geometrica di 5 cm al suolo, di gran lunga superiore ai rilievi satellitari), alcuni voli con droni in particolare per opere architettoniche (Torrino di Santa Rosa, Museo Stibbert) e rilievi del verde pubblico anche in modalità multispettrale, il rilievo celerimetrico e il rilievo stradale con un sensore fotografico e laser scanner montato su auto per ottenere la scansione 3D delle facciate e delle strade della città, oltre a numerosi progetti per il dispiegamento di sensoristica IoT (smart irrigation, anonymous people counting, smart parking).
Il tutto è in ottica di un ecosistema digitale che tratta anche Big Data, a beneficio delle Direzioni tecniche e della Smart City Control Room, in cui personale della Direzioni Tramvia e Mobilità, della Polizia Municipale e delle utilities monitorano in tempo reale la città e mettono a fattor comune le esperienze e gli ambiti di azione per porre in essere le azioni correttive in emergenza e per pianificare gli interventi strategici anche di medio-lungo periodo.
L’ecosistema e tutti gli strumenti sono stati presentati in un evento dedicato alle Direzioni del Comune e agli attori della Firenze Digitale il 27 febbraio 2024. Evento che ha suscitato grande interesse e ha stimolato la diffusione di questi strumenti innovativi per cambiare le modalità di lavoro e renderle più efficienti e più economiche, risparmiando sia sui tempi della progettazione che sui costi per condurre rilievi sul campo.
Le prospettive nell’immediato futuro
Il Digital twin, prima ancora di essere una rappresentazione visuale del gemello fisico, è un’enorme banca dati georeferenziata e molto ricca di informazioni. Per questo, si presta particolarmente ad essere analizzato tramite Intelligenza Artificiale. Le applicazioni di IA sul Digital Twin di una città o di un territorio sono estremamente interessanti. Tra le principali possiamo elencare:
- Riconoscimento e catalogazione di oggetti: l’IA è in grado di riconoscere e catalogare moltissime tipologie di oggetti, tra cui alberature, impianti pubblicitari, cartelli stradali, strisce pedonali, insegne, tipologia del manto stradale, specchi d’acqua
- Contrasto all’evasione fiscale e all’abusivismo: l’IA è in grado di identificare dehors, terrazze, piscine e passi carrabili e confrontare i dati con quelli presenti nei database dei gestionali Comunali, così da identificare puntualmente quelli censiti e quelli non censiti, rendendo molto più rapidi ed efficaci i controlli
- Pianificazione urbana: l’IA applicata al Digital Twin può essere utilizzata per simulare lo sviluppo urbano e valutare l’impatto di progetti di infrastrutture, nuove costruzioni o cambiamenti nella distribuzione dei servizi pubblici.
- Efficienza energetica e sostenibilità ambientale: incrociando i dati sulla disposizione dei tetti, delle piante e dei parcheggi con le rilevazioni provenienti dai sensori ambientali e le isole di calore, l’IA è in grado di simulare correttivi e nuovi scenari per una maggiore sostenibilità ambientale
- Viabilità: attraverso i dati provenienti dai sensori ambientali e di traffico, la cartografia cittadina, i sensi di marcia, i limiti di velocità, le corsie riservate e le ordinanze, l’IA è in grado di creare modelli previsionali per simulare chiusure stradali o deviazioni di traffico, ricalcolando sia il nuovo flusso di veicoli che l’inquinamento atmosferico e acustico nelle aree interessate dal cambiamento
- Servizi Pubblici e qualità della vita: grazie all’apporto dei dati provenienti dalle aziende partecipate e dai sottoservizi, uniti ai dati raccolti dal Comune, l’IA può analizzare e ottimizzare la distribuzione dei servizi pubblici come i trasporti, l’illuminazione stradale, la raccolta dei rifiuti e la manutenzione di strade e parchi.
- Partecipazione della cittadinanza alla vita pubblica: Attraverso la condivisione di strumenti interattivi, mappe e modelli navigabili dal proprio PC o smartphone, sarà possibile per la cittadinanza partecipare attivamente alle idee e alle simulazioni di scenari futuri (ad es. nuova viabilità, nuove aree verdi, riqualificazione di spazi urbani), riducendo il gap di disinformazione. e favorendo la partecipazione, in ottica di Open-Government, in maniera ancor più immediata rispetto ai cosiddetti “dati aperti” (Open Data).
Il Digital Twin per riprogettare gli spazi urbani
Il Digital Twin è uno strumento potente e in grado di rivoluzionare i modelli organizzativi di pianificazione, progettazione e monitoraggio degli spazi urbani. Il suo utilizzo per i Comuni permette non solo di rendere più efficiente ed economica la gestione della città, ma soprattutto di basare le scelte su dati oggettivi, anche immediatamente visualizzabili, senza bisogno di interpolazione da parte di tecnici o statistici.
Ogni rilievo laser (voli lidar, rilievi tramite droni, rilievi terrestri), costituisce una miniera di informazioni utilissime e non perde il suo valore nel tempo, anzi, permette delle analisi comparate tra le varie scansioni fatte negli anni, così da rendere evidenti le differenze, sia tramite un’analisi umana, che grazie all’aiuto dell’Intelligenza Artificiale. Ognuno dei milioni o miliardi di punti che costituisce il rilievo è georeferenziato e quindi perfettamente sovrapponibile al precedente.
La dimensione tempo diventa la quarta dimensione di analisi, oltre a quelle spaziali. In maniera molto semplice è possibile “andare indietro nel tempo”, ragionare in maniera comparativa o far apprendere l’evoluzione tra i vari strati ad algoritmi di Intelligenza Artificiale per costruire modelli previsionali.
I dati dei sensori, inoltre, essendo raccolti in tempo reale, contribuiscono a completare la rappresentazione con elementi dinamici e sempre aggiornati.
Dati e rilievi che possono essere anche messi a fattor comune con le partecipate, con altri enti del territorio o con istituti di ricerca e Università, creando un vero e proprio data space territoriale, in ottica di arricchire reciprocamente il patrimonio informativo a parità di costi sostenuti.
Conclusioni
In un mondo sempre più guidato dai dati, ogni investimento in tal senso va ad alimentare un vero e proprio granaio digitale, da cui attingere per supportare la transizione verso una governance data-driven.
