Xu hướng phát triển bản sao kỹ thuật số tại các đô thị lớn
Bằng cách kết nối chặt chẽ hai thế giới thực - ảo thông qua các cảm biến thu thập dữ liệu thực tế, bản sao kỹ thuật số mở ra khả năng phân tích sâu sắc và dự đoán các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra.
BusMap là ứng dụng bản đồ số có hàng triệu người dùng tại TPHCM. Ảnh: DNCC
Trong nghiên cứu gần đây của Semanjski (2023) định nghĩa bản sao kỹ thuật số là một phiên bản ảo, một biểu diễn số hóa chính xác của một sản phẩm, hệ thống hoặc quy trình vật lý thực tế (1).
Theo Semanjski, bản sao kỹ thuật số không chỉ là một mô hình ảo đơn thuần mà còn bao gồm dữ liệu thời gian thực, tạo ra một sự tương ứng độc đáo giữa thế giới thực và thế giới số, đồng thời cho phép giám sát liên tục. Bằng cách kết nối chặt chẽ hai thế giới thực - ảo thông qua các cảm biến thu thập dữ liệu thực tế, bản sao kỹ thuật số mở ra khả năng phân tích sâu sắc và dự đoán các vấn đề tiềm ẩn trước khi chúng xảy ra. Nói dễ hiểu, đây là một hình ảnh ảo sống động của một đối tượng vật lý đang tồn tại.
Tiêu biểu như NASA là một trong những đơn vị tiên phong ứng dụng thành công bản sao kỹ thuật số để mô phỏng các chuyến bay vũ trụ ngay trên mặt đất. Bản sao số đô thị là mô hình số của một đô thị được tạo ra thông qua việc sử dụng dữ liệu thời gian thực, công nghệ mô phỏng và các hệ thống phân tích để tái hiện cấu trúc vật lý của đô thị và các quy trình diễn ra trong đô thị.
Ngày nay, bản sao số đô thị tích hợp vào nền tảng hệ thống thông tin địa lý (GIS) dưới hình thức bản đồ không gian 2D, 3D, 4D đang dần trở thành một xu hướng công nghệ mới phục vụ cho công tác quy hoạch, giám sát hoạt động đô thị.
Bên cạnh chức năng giám sát tình trạng cơ sở hạ tầng như đường sá, cầu cống, mạng lưới điện, hệ thống cấp thoát nước... bản sao số đô thị còn hỗ trợ mô phỏng và phân tích các kịch bản phát triển đô thị, giúp cơ quan chức năng giải quyết các vấn đề về phân luồng giao thông, giảm thiểu ùn tắc, và cải thiện an toàn giao thông vận tải. Tại một số quốc gia, chính quyền đô thị triển khai ứng dụng bản sao số trong dự đoán, cảnh báo các tình huống khẩn cấp như thiên tai, hỏa hoạn để lên kế hoạch ứng phó và giảm thiểu thiệt hại.
Bắt đầu từ năm 2012 và công bố hoàn thành vào đầu năm 2023, Singapore là một trong những quốc gia tiên phong trong việc phát triển bản sao số. Với tổng giá trị đầu tư lên tới 73 triệu đô la Mỹ. Dữ liệu bản sao số được thu thập thông qua thiết bị máy bay quét laser, được nhóm lập bản sao đưa vào sử dụng để ghi lại thông tin địa hình và bề mặt đến mức chi tiết nhỏ nhất.
Đồng thời, kết hợp các tia laser gắn trên xe di chuyển tại các đường phố của Singapore, bổ sung cho hình ảnh trên không bằng thông tin ở cấp độ đường phố. Về mặt tính năng, Virtual Singapore tạo ra một mô hình 3D chi tiết của toàn bộ thành phố, cho phép các nhà quản lý đô thị mô phỏng và phân tích các kịch bản khác nhau, từ quy hoạch xây dựng đến quản lý giao thông và ứng phó với thiên tai.
Theo đó, Virtual Singapore sẽ hiển thị chi tiết toàn bộ Singapore dưới dạng bản sao kỹ thuật số 3D đang góp phần hỗ trợ quản lý tài sản, chia sẻ thông báo giữa nhiều cơ quan chính phủ khác nhau. Từ đó đưa ra các quyết định cải thiện quy hoạch và thiết kế đô thị, bao gồm quản lý cây xanh và không gian xanh. Bên cạnh đó, Chính phủ Singapore cũng đang thực hiện giai đoạn tiếp theo của dự án, tiến hành mở rộng dự án bên dưới mặt đất với bản sao kỹ thuật số ngầm quốc gia.
Hay tại Hàn Quốc, chính quyền thành phố Seoul đã phát triển dự án bản sao kỹ thuật số S-Map nhằm hỗ trợ công tác quy hoạch đô thị, giám sát lưu lượng giao thông, quản lý cơ sở hạ tầng, năng lượng và ứng phó với các tình huống khẩn cấp(2). Tại Hà Lan, các nhà chính sách của thành phố Amsterdam sử dụng bản sao số trong hoạt động tối ưu hóa quản lý năng lượng và giảm thiểu lượng khí thải carbon(3).
Tại Việt Nam, trong Nghị quyết 71/NQ-CP, sửa đổi bổ sung cập nhật chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, việc ứng dụng bản sao số đặt ra các yêu cầu quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển đô thị bền vững.
Theo đó, Chính phủ đặt nhiệm vụ xây dựng đề án thí điểm triển khai bản sao số cho một số thành phố lớn thuộc trung ương để quản lý, phát triển. Cụ thể, giao cho các địa phương được lựa chọn chủ trì và Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp triển khai theo quyết định của Thủ tướng Chính phủ. Thời gian dự kiến triển khai hoàn thành đến tháng 9-2026.
Gần đây, chính quyền thành phố Thủ Đức đang có sự hợp tác với Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội (Viettel) để xây dựng bản sao số cho thành phố. Theo dự kiến, dữ liệu bản sao số ban đầu sẽ được lấy từ nguồn dữ liệu bản đồ đường phố thông thường. Bên cạnh đó, chính quyền sẽ triển khai ứng dụng công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) trong thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực từ các cảm biến IoT để cập nhật liên tục cơ sở dữ liệu (database) trong bản sao số đô thị.
---------------------
(1) Ivana Cavar Semanjski (2023), “Chapter 8 - Digital twin”, Book: Smart Urban Mobility, Transport Planning in the Age of Big Data and Digital Twins, pp.223-238, https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820717-8.00007-5
(2) https://vmspace.com/eng/report/report_view.html?base_seq=MTYwMw==
(3) https://openresearch.amsterdam/en/page/103327/exploring-the-potential-of-urban-digital-twins-in-climate-adaptive
