Smart-City-Innovationen Nachhaltige Stadtentwicklung: Mit KI und digitalem Zwilling zur Smart City

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Nachhaltige Stadtentwicklung im Fokus: Der Campus der Dublin City University (DCU) dient als Testumgebung für die Erforschung von KI und digitalen Zwillingen für Smart-City-Innovationen. Dazu bietet die Technologie von Bentley Systems eine immersive visuelle Umgebung und optimiert die Integration digitaler Daten zur Entwicklung nachhaltiger intelligenter Räume.

Die Dublin City University (DCU) arbeitet mit Bentley Systems zusammen, um im Rahmen ihrer Initiative Smart DCU einen digitalen Zwilling des Campus zu schaffen. Der Einsatz von 3D-Reality-Modeling-Funktionen von Bentley und die Nutzung von Anwendungen für digitale Zwillinge haben die Datenintegration von mehreren IoT-Sensoren und Überwachungsgeräten ermöglicht. Durch den Einsatz der leistungsfähigen KI-Analyse mit der iTwin-Technologie von Bentley wurde eine immersive visuelle Umgebung geschaffen, die Echtzeiteinblicke in den Betrieb vor Ort für intelligente Campuslösungen ermöglicht hat. Der digitale Zwilling des Campus dient als digitaler Stadtmikrokosmos zur Entwicklung intelligenter, nachhaltiger urbaner Räume.

Forschungsprojekt für intelligente Städte

Im Rahmen des Smart DCU-Programms, das den Universitätscampus als Teststandort zur Erforschung und Bewertung der neuesten Fortschritte bei Smart-City-Lösungen nutzt, arbeitet die Dublin City University (DCU) mit dem Insight SFI Research Centre for Data Analytics (Insight) und mit Bentley Systems zusammen. Ziel dieser gemeinsamen Initiative ist es, die Leistungsfähigkeit von künstlicher Intelligenz (KI) und der Technologie immersiver digitaler Zwillinge zu untersuchen und dabei DCU als städtischen Mikrokosmos für die Entwicklung intelligenter und nachhaltiger urbaner Räume zu nutzen. 

Ziel ist es, die Grenzen digitaler Zwillinge zu erweitern, indem die KI-Expertise des Unternehmens Insight und Bentleys fortschrittliche Technologieanwendungen in einer sicheren und kontrollierten Campusumgebung genutzt werden, um Städte bei der strategischen Umsetzung von Innovationen für intelligente Städte zu unterstützen. „Der DCU-Campus [ist] ein ideales lebendes Labor für diesen Zweck, da er die wesentlichen Merkmale einer realen Stadt nachbildet, einschließlich Wohnflächen, Straßen, Einzelhandelsflächen und anderen städtischen öffentlichen Dienstleistungen, wenn auch in kleinerem Maßstab“, sagte Kieran Mahon, Smart DCU Projects Facilitator an der Dublin City University.

Nachhaltige Stadtentwicklung: Erkenntnisse zur Interaktion

Das Projekt umfasst die Etablierung von KI-Algorithmen und digitalen Zwillingen zur Simulation und Visualisierung von Szenarien und den Einsatz prädiktiver Analysen zur Verbesserung der Mobilität und Sicherheit auf dem Campus sowie zur Echtzeitüberwachung der Gebäudeleistung, Belegung und Luftqualität. Das Ziel besteht darin, digitale Erkenntnisse zu sammeln, mit denen die Universität besser verstehen kann, wie Menschen, Verkehr und Gebäude in der gebauten Umwelt interagieren, und mit denen sie fundiertere Entscheidungen treffen kann. Das intelligente Gemeinschaftsprojekt konzentriert sich auf die Erforschung immersiver KI- und 3D-Technologien zur Visualisierung komplexer Umwelt- und Kontextdaten in Echtzeit und zielt darauf ab, ein beispielhaftes Smart-City-Ökosystem als Vorzeigeprojekt zu präsentieren.

Potenzial der isolierten Daten

Um die Smart-City-Studie zu ermöglichen, hat die DCU verschiedene IoT- (Internet der Dinge), Radar- und Umweltsensoren eingesetzt, um Daten zu Lärm, Gebäudenutzung, Verkehrsmuster, Mobilität, Abfallentsorgung, Energienutzung und anderen relevanten Messgrößen zu sammeln und zu überwachen. Damit wird die intelligente Funktionalität des Campus unterstützt. In einigen Fällen waren die Installation neuer Ampeln und der Aufbau neuer Infrastruktur erforderlich. Während jeder Sensor für sich seine Datenerfassungs- und Messziele erreichte, waren diese Informationen uneinheitlich, was das Potenzial für einen intelligenten Campusbetrieb eingeschränkt hat. „Es wurde deutlich, dass ein ganzheitlicher Ansatz notwendig war, um das Potenzial dieser einzelnen Initiativen zu maximieren“, so Mahon. Um ihre Initiativen für intelligente Städte zu etablieren, benötigte die DCU Einblicke in visuelle Echtzeitdaten für eine ganzheitliche Entscheidungsfindung.

Problematisch war auch die schiere Menge der generierten Daten, die die menschliche Fähigkeit zum Analysieren überstieg. Um das Potenzial der Datenerfassung und -analyse zu maximieren, erkannte die DCU, dass sie diese umfangreichen, aus verschiedenen Quellen stammenden und in Silos gespeicherten Daten zusammenführen musste. „Es war eine Plattform vonnöten, die die Daten aus diesen verschiedenen Quellen integrieren und nutzen konnte, um eine effizientere und umfassendere Smart-City-Lösung zu schaffen“, sagte Mahon. Die integrierte Datenplattform musste auch die Leistungsfähigkeit von KI nutzen und eine vollständig immersive Umgebung für digitale Zwillinge schaffen, um die Daten visuell zu analysieren und verwertbare Informationen bereitzustellen. Ziel ist es, den Campusbetrieb zu optimieren, die Ressourcenzuweisung zu verbessern und nachhaltiges Wachstum sicherzustellen.

Nutzung von KI und Technologien für digitale Zwillinge

Die DCU entschied sich für die offene 3D- und Reality-Modeling-Technologie von Bentley, um ein mit IoT-Daten verknüpftes Campusmodell zu erstellen, wobei ein immersiver digitaler Zwilling auf der iTwin-Plattform erzeugt wird. Die Integration von KI in den digitalen Zwilling ermöglicht eine umfassende 3D-Perspektive des Campus in Echtzeit und erleichtert das Verständnis der verschiedenen Faktoren, die die betriebliche Effizienz und das Gesamterlebnis der Personen auf dem Campus beeinflussen. „Es geht nicht nur um ansprechende Visualisierungen oder einfache Messgeräte, sondern darum, Muster und Nichtübereinstimmungen zu erkennen, um sinnvolle Maßnahmen voranzutreiben“, so Mahon. 

Mithilfe der Technologie für digitale Zwillinge von Bentley erstellte das Team ein 3D-Campusmodell und überlagerte dieses mit Echtzeit-Sensordaten aus dem Internet der Dinge, die für betriebliche Effizienz, Entscheidungsfindung und Planung verwendet werden können. „Durch die Nutzung des Ökosystems von Bentley konnten wir ein detailliertes 3D-Modell des Universitätscampus erstellen und verschiedene Datenfeeds verschiedener Anbieter aus dem Bereich des Internets der Dinge schnell und effizient integrieren“, sagte Mahon.

Durch die Arbeit mit der iTwin-Plattform von Bentley konnten wertvolle Erkenntnisse zur KI im digitalen Zwilling präsentiert werden. Es wird eine KI-Datenanalyse in Echtzeit durchgeführt. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden visuell in einer immersiven digitalen Umgebung präsentiert, in der Muster und Diskrepanzen erkannt werden können. Dies führt letztendlich zu umsetzbaren Entscheidungen. Der KI-gesteuerte digitale Zwilling ermöglicht die Entwicklung intelligenter und adaptiver Systeme, die dynamisch auf sich ändernde Bedingungen reagieren, die Energienutzung optimieren und das Anwendererlebnis verbessern.

Gestaltung urbaner Räume und nachhaltige Stadtentwicklung

Die Nutzung leistungsfähiger fortschrittlicher Technologien hat der DCU zahlreiche Möglichkeiten und Vorteile eröffnet, die Effizienz gesteigert, Prozesse optimiert und die Entscheidungsfindung verbessert. In Zusammenarbeit mit Bentley und Insight hat die DCU das Potenzial von Datenanalysen, Internet der Dinge und digitalen Zwillingen in einer vernetzten virtuellen Umgebung genutzt, um einen intelligenteren, nachhaltigeren Campus zu schaffen. Die DCU hat die Wirksamkeit ihrer Anwendung für digitale Zwillinge validiert, wodurch bessere Mobilität, Verbesserungen der Konnektivität, akademische Integration und Kosteneinsparungen erzielt wurden. Außerdem konnten die täglichen Erfahrungen der Studierenden, Mitarbeitenden und Besucher der Universität verbessert werden.

Digitale Zwillinge erwecken Daten zum Leben und ermöglichen die Identifizierung von Anomalien und aufkommenden Trends. Zudem geben sie wertvolle Einblicke in die Funktionsweise einer Stadt. Die Visualisierung von Live-Umweltdaten in einem immersiven Kontext zeigt den Wert digitaler Zwillinge, die das Wohlbefinden der Anwender mit Ressourcenoptimierung in Einklang bringen. Der digitale Zwilling der DCU dient als Katalysator für Umwelt- und Nachhaltigkeitsinitiativen, erlaubt die Demokratisierung der Datenvisualisierung und gibt Behörden und Individuen die Möglichkeit, intelligente Prozesse zu implementieren und die Zukunft ihrer Städte aktiv zu gestalten. Diese Smart-Campus-Initiative liefert greifbare Ergebnisse, die gemessen und bewertet werden. Sie hat die Kraft, urbane Räume in intelligente, nachhaltige Städte umzugestalten.