Cómo diseñar nuestras ciudades del futuro con ayuda de la IA
Desde Zúrich a Boston o Shanghái, cada vez son más los lugares que utilizan "gemelos digitales" para crear una versión virtual de la ciudad y planificar las experiencias urbanas del mañana. Sin embargo, la falta de datos mantiene abierta una brecha entre nuestras visiones y la realidad, una brecha que los investigadores suizos se esfuerzan por cerrar.
Para los urbanistas ya no basta con ver un mapa a vista de pájaro en el que aparezcan edificios y calles. Necesitan simular cambios en las rutas de autobús o en los horarios de los semáforos antes de ponerlos en práctica para saber cómo pueden afectar a la población. Ahora pueden hacerlo con la gemelización digital -también denominada “mundo espejo”-, que permite simular escenarios de forma más segura y eficaz mediante una réplica virtual tridimensional.
Ciudades como Nueva York, Shanghái y Helsinki ya utilizan gemelos digitales. En 2022, la ciudad de Zúrich lanzó su propia versiónEnlace externo. Es de libre acceso y puede utilizarse para medir la altura de los edificios, determinar las sombras que proyectan y echar un vistazo al futuro para ver cómo podría evolucionar la ciudad más grande de Suiza. La congestión del tráfico, la escasez de viviendas y el aumento de la demanda energética se están convirtiendo en problemas acuciantes en Suiza, donde el 74% de la poblaciónEnlace externo vive ya en zonas urbanas.
Pero la actualización y gestión de los gemelos digitales será más compleja a medida que aumenten la densidad de población y el nivel de detalle, según el arquitecto y urbanista Aurel von Richthofen, miembro de la consultora Arup.
Los actuales modelos de planificación urbana existentes en el mundo son como “silos individuales” en los que “no se pueden compartir datos, lo que hace que la planificación urbana no sea todo lo eficiente que esperamos”, aseguró von Richthofen en un reciente acto organizado por la red suiza de innovación Swissnex. Ahora, los investigadores suizos han reconocido estos problemas e intentan encontrar soluciones.
La gemelización digital depende de buenos datos
Los datos subyacentes son clave para que una ciudad gemela digital sea eficaz. Pero acceder a datos de calidad procedentes de distintas organizaciones es extremadamente difícil. Sensores, drones y dispositivos móviles pueden recoger datos en tiempo real. Pero suelen estar organizados en torno a distintas cuestiones -como el uso del suelo, el control de edificios, el transporte o la ecología-, cada uno con su propia cultura de recopilación de datos y sus propios modelos físicos.
Von Richthofen, que dirige en Berlín el equipo de Planificación Integrada de Ciudades de Arup, afirma que es necesario integrar diferentes modelos y conceptos para abordar mejor los problemas de planificación y crear una versión más dinámica de los gemelos digitales.
Junto con investigadores de la Universidad de Cambridge y la Escuela Federal de Tecnología ETH de Zúrich, von Richthofen puso en marcha en 2021 el proyecto Cities Knowledge GraphEnlace externo. Su objetivo es recopilar, combinar y compartir datos relevantes para la ciudad -relativos a edificios, flujos de transporte o infraestructuras subterráneas- con los habitantes y urbanistas de la ciudad.
>> Vídeo en inglés sobre el funcionamiento de los “gemelos digitales”
Cada ciudad es un sistema tan único, vasto y polifacético que a los gestores municipales les resulta difícil tener una visión de conjunto. “Pero nuestro trabajo ayudará a los gestores y urbanistas a entender todos los subsistemas, sus interacciones y vías”, afirma von Richthofen, que compara el objetivo de su trabajo con “capturar la huella dactilar o el latido del corazón de una ciudad para poder crear una imagen holística de esa ciudad”. Richthofen espera que la herramienta en la que trabajan sirva también, por ejemplo, para ajustar la oferta y la demanda de energía en las redes de distribución locales.
Las herramientas virtuales harán más ecológicas las ciudades
La gemelización digital también puede utilizarse para reducir las emisiones de carbono. Scandens, una empresa derivada de la ETH de Zúrich, ha desarrollado recientemente una solución informática para reducir la huella de carbono de los grandes edificios.
En Suiza, el sector de la construcción genera una quinta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero del paísEnlace externo, y la mayoría de los edificios todavía se calientan con petróleo o gas. “Cada vez hay más requisitos normativos que obligan a los propietarios de edificios a acelerar la descarbonización”, afirma Kuba Szczesniak, cofundador de Scandens.
2022 supuso un cambio importante en la política energética y las normas de construcción en todo el país. La Estrategia Energética 2050 del gobierno suizo establece que Suiza debe reducir el consumo de energía de los edificios suizos en un 39% y alcanzar un balance neto de cero emisiones en 2050. El Parlamento suizo también acordó la llamada obligación solar, que exige la instalación de paneles solares en los tejados y fachadas de los edificios nuevos con una superficie útil de más de 300 metros cuadrados.
En Ginebra ya se exige la renovación de los edificios de alto consumo energético. La obligación de renovación es gradual y se da prioridad a los edificios con mayor consumo de energía por unidad de superficie. El cantón de Vaud, por su parte, exige que todas las ofertas y contratos de alquiler vayan acompañados de un certificado energético del edificio y que el consumo de energía de los inmuebles figure en el registro público de la propiedad para lograr una mayor transparencia.
Los programas informáticos de simulación, como el desarrollado por Scandens, pueden ayudar a las empresas constructoras y a los propietarios a crear gemelos digitales de los edificios afectados. A continuación, pueden simular y calcular el rendimiento energético y el impacto climático de cada edificio existente evaluando los sistemas de calefacción y refrigeración y el impacto potencial de medidas como la instalación de paneles solares.
Pero Szczesniak afirma que muchos propietarios desconocen las ventajas de la gemelización digital. Él y su equipo dedican mucho tiempo a explicar el concepto a los clientes antes de iniciar la colaboración.
“La educación para fomentar la alfabetización digital y generar confianza en una tecnología fiable es muy importante. Sin eso, la gente no confiará en las soluciones que ofrecemos”, afirma.
No solo datos, el valor de la experiencia urbana no debe ignorarse
No todo el mundo confía tanto en la capacidad de la gemelización digital para equilibrar los limitados recursos y servicios de las ciudades. Sohell SabriEnlace externo, profesor adjunto y director del Urban Digital Twin Lab de la Universidad de Florida Central (EE.UU.), señaló en un correo electrónico a SWI swissinfo.ch que aún existe una brecha entre el uso teórico y práctico de los gemelos digitales en la planificación urbana.
Según Sabri, la falta de armonización de datos entre distintos ámbitos y la reticencia de muchos departamentos municipales a compartir sus datos son los obstáculos más comunes para el uso de gemelos digitales en las ciudades.
Un estudio de 2023Enlace externo llegó a una conclusión similar: investigadores de Singapur y los Países Bajos examinaron el estado de la cuestión y solicitaron a 52 expertos internacionales que identificaran las barreras existentes para el uso de gemelos digitales en las ciudades y que exploraran las razones de las diferencias entre la visión y la realidad.
Los problemas relacionados con los datos fueron los que destacaron sobre todos los demás: es frecuente que los datos no estén normalizados, no sean accesibles o no estén actualizados. Todo ello es necesario para que un ordenador pueda analizar los datos recogidos en distintos ámbitos como el tráfico, las catástrofes y las condiciones atmosféricas (por ejemplo, temperatura, humedad, contaminación) y simular a continuación el tráfico o el consumo energético de una ciudad.
Aunque las tecnologías digitales actuales, como las imágenes por satélite y la fotografía aérea, pueden “registrar las características físicas y funcionales de las ciudades, pero es difícil medir el aspecto social y la experiencia de quienes viven en la ciudad”, reconoció también Sabri. Los aspectos sociales de los gemelos digitales urbanos -como el apego a un lugar, los movimientos, los hábitos y las decisiones de los habitantes de una ciudad- han sido hasta ahora menos investigados y, por tanto, se conocen mal.
“Las ciudades son una combinación de características objetivas y subjetivas”, según Sabri, por lo que no debe ignorarse nuestra experiencia de un lugar. Un gemelo digital de una ciudad debe ser algo más que un clon.
Texto adaptado del inglés por José M. Wolff / Carla Wolff
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