数字孪生技术正在改变我们的地球

熊腰

数千年来，我们的地球一直在支持和滋养着不断增长的文明。在漫长的岁月中，我们的定居点与周围的自然世界保持着微妙的平衡，既能保护我们免受自然元素的侵袭，又能促使我们的社会蓬勃发展。

如今，仅仅在一个人的寿命内，一切已经发生了翻天覆地的变化。我们的城市化进程已经达到了前所未有的极端水平，我们的建筑物如今已经成为导致超过40%温室气体排放的主要因素。我们的行为正在对我们赖以生存的星球造成戏剧性且不可逆转的影响，生态系统之间重要的联系正在被打破。正是我们拥有扭转这一趋势的能力。

我们有能力通过限制我们建造的结构对环境的影响，从而帮助这些结构成为支持而不是破坏我们星球的力量。在这场转变中，建筑业可以扮演关键的角色。通过将先进的科技置于数十亿人的手中，我们有望为未来的世代挽救我们的星球。城市发展是人类对地球影响的主要方式之一。
从我们所居住的房屋、学校、医院，到我们出行所用的基础设施，我们的建筑世界如今已经成为全球温室气体排放的重要组成部分。尽管建筑业已经开始认识到其作用，并采取行动，如推动整个城市达到碳中和，改进混凝土生产技术，以及设计能够净化空气的建筑物等创新，但我们需要更加积极且迅速的行动。

要真正实现改变，我们需要超越建筑领域的范畴，让每个人都能更好地理解我们的建筑物对环境的影响。而技术在这个过程中可以发挥关键作用，特别是通过数字孪生技术的形式。数字孪生是一种将实际建筑物与数字模型相结合的技术，它能够准确模拟建筑物的物理特性，为我们提供实时的性能数据，并模拟不同情境下的性能表现。

借助人工智能和机器学习，数字孪生可以提高能源效率，降低运营成本，增加资源利用效率，有助于建筑业脱碳。如果将这种技术应用于一组建筑物，甚至是整个社区，我们将能够在社会层面上分析和改进能源使用，从而减少我们对星球的影响。目前，数字孪生技术已经在实际项目中得以应用。以IES开发的Intelligent Communities Lifecycle（ICL）环境数字孪生系统为例，它结合了建筑模拟和机器学习，提供了有关能源使用、废热利用、可再生能源、居民舒适度甚至交通连接性的信息。ICL系统通过模拟建筑物的能量流动和热量传递过程，精确地复制了实际情况，并通过机器学习填补了真实数据缺失的部分。这些系统能够清晰地展示建筑物的能源和资源利用情况，不仅能够吸引工程专业人员，还能够普及至一般公众，从孩子到以前对建筑物如何影响环境毫无了解的人。

数字孪生技术的价值在于它能够让我们更好地理解和评估建筑物的性能，从而实现改进。正如开尔文勋爵所言，“如果你不能测量它，就不能改进它。”数字孪生技术提供了一个视觉的、可操作的建筑物原型，使我们能够测量、测试和模拟不同的性能方案，而无需直接在实际建筑物上进行实验。这个技术本质上是一个数据集合，包含了各种用途的数据。这使得我们能够共享这些数据，以教育公众，促使公众参与。这种公众参与是解决气候变化和改善环境的关键。南洋理工大学作为一个充满雄心的校园，致力于在2020年成为世界上最环保护的校园，已经在新加坡的250公顷生态旗舰校园中部署了IES的ICL技术。
在这个过程中，IES首先创建了整个校园的总体规划模型，对能源消耗进行了准确至91%的模拟。这个模型被用作高层次分析的基准，用于多项能源减少技术的试验。南洋理工大学的做法值得注意，他们首先制定了一个高层次的总体规划，针对低悬果实进行改进。例如，他们通过调整温度设定，从而节省了大约10%到15%的能源消耗。这个过程通过数字孪生技术的模拟实现，使得他们能够在不影响实际建筑物的情况下分析、测试和模拟各种能源调整方案。

整体来看，ICL技术的应用揭示了能源消耗潜在降低30%的可能性，相当于超过475万新加坡元的潜在节省。除了在大型校园项目中的应用，IES的数字孪生技术也被应用于住宅计划中。例如，在英国诺丁汉的Trent Basin社区，IES与诺丁汉大学的专家合作，创建了一个交互式平台，使社区居民能够实时可视化能源数据。Trent Basin位于特伦特河畔的诺丁汉市，曾经是一个工业区，如今正在转变为低能耗住宅区。在这里，居民可以在线与平台互动，或者在社区中心的大型触摸屏上移动，观察能源产生和使用的情况。这个平台的设计目的在于让居民能够与能源数据互动，从而驱动行为变革。这个平台的设计是包容和自我解释的，这意味着即使是儿童和行动不便的人也能够使用。它能够以3D模型的形式展示能源数据，这对于那些不熟悉建筑领域的人来说尤其有帮助。而对于那些生活在这样一个通过太阳能等可再生能源自给自足的社区中的人来说，他们更能够深刻地理解能源管理的重要性，从而更积极地参与到环保中。

总的来说，数字孪生技术在应对当下紧急的气候危机方面具有巨大的潜力。例如，如果我们将这项技术广泛应用于不同社区的建筑物中，甚至在全球范围内进行复制，我们就有望在全球范围内显著降低碳排放。而且，这种技术的广泛采用还将推动行为变革，不仅影响现在的人口，还将影响未来的一代，使他们能够长期关注和保护我们的星球。尽管我们当前面临极端的气候紧急情况，但建筑业具有巨大的潜力，可以在扭转局势方面发挥关键作用。通过技术的支持，我们可以开发出更可持续的建筑环境，从而帮助我们的星球恢复和繁荣。通过数字孪生技术等创新，我们可以更好地了解建筑物的性能，并在实践中实现环境保护的目标。如果您希望获取更多关于建筑领域的信息，请订阅我们的频道。

来源：http://www.yidianzixun.com/article/0qJciU10
免责声明：如果侵犯了您的权益，请联系站长，我们会及时删除侵权内容，谢谢合作！