Kaip technologijos padeda kurti darnią gyvenamąją aplinką
Dirbtinis intelektas ir skaitmeninės technologijos tampa neatsiejama miestų, infrastruktūros ir pastatų valdymo dalimi. Doc. dr. Vilūnė Lapinskienė, VILNIUS TECH Aplinkos inžinerijos fakulteto prodekanė, pasakoja, kaip šias technologijas pasitelkia inžinieriai prognozuodami stichines nelaimes, valdydami pastatų energetiką, analizuodami aplinkos pokyčius ir jau šiandien prisidėdami kuriant ateities poreikiams pritaikytus miestus.
V. Lapinskienė sako, kad be dirbtinio intelekto (DI) ir šiuolaikinių technologijų kurti darnią gyvenamąją aplinką jau sunkiai įmanoma. Tokie sprendimai taikomi pažangiuose pasaulio miestuose, kur technologijos padeda planuoti infrastruktūrą ir valdyti sudėtingus urbanistinius procesus. Pavyzdžiui, Dubajuje, Amsterdame ar Londone skaitmeninių dvynių technologija (angl. Digital Twin) leidžia simuliuoti įvairius scenarijus: naujų pastatų architektūrą, inžinerines sistemas bei jų veikimo algoritmus, poveikį aplinkai, transporto srautus. Taip pereinama prie platesnės vizijos: skaitmeniniai dvyniai sujungia visą miesto infrastruktūrą į vieningą, tarpusavyje sąveikaujančią sistemą. Sprendimus galima išbandyti virtualioje aplinkoje dar prieš pradedant realius infrastruktūros projektus – taip sumažėja planavimo rizika. Inžinieriai kasdien pasitelkia sensorius, skaitmeninius dvynius ir pažangius duomenų analizės metodus, kurie padeda stebėti aplinkos pokyčius, prognozuoti procesus ir priimti efektyvesnius sprendimus.
[caption id="attachment_108284" align="alignnone" width="1024"] Vilūnė Lapinskienė[/caption]
„VILNIUS TECH Aplinkos inžinerijos fakultete veikia keturios katedros, trys institutai ir laboratorijos. Aplinkos technologijų, Geodezijos ir geoinformatikos, Kelių, geležinkelių ir miestų inžinerijos, Pastatų energetikos sistemų inžinerijos ar Tvarumo technologijų studijų programų nebegalima įsivaizduoti be technologijų. Jos leidžia analizuoti didelius duomenų kiekius, modeliuoti procesus ir priimti duomenimis pagrįstus sprendimus – nuo pastatų energetikos, poveikio aplinkai, akustikos iki eismo valdymo ar potvynių prognozavimo“, – sako pašnekovė.
Šių studijų programų studentai mokosi dirbti su skaitmeninėmis modeliavimo, projektavimo ir analizės priemonėmis planuodami infrastruktūrą, energetiką ir stebėdami aplinką.
Aukštesnė gyvenimo kokybė
Vienu pažangiausių skaitmeninio miesto pavyzdžių laikomas Singapūro projektas „Virtual Singapore“. Šiame trimačiame skaitmeniniame miesto modelyje integruojami pastatų, transporto, klimato ir gyventojų mobilumo duomenys, pasitelkiama skaitmeninių dvynių technologija. V. Lapinskienė paaiškina, kad skaitmeninis dvynys – tai virtualus tikro objekto ar sistemos modelis, kuris nuolat atnaujinamas realaus laiko duomenimis iš jutiklių, infrastruktūros ar kitų informacinių šaltinių. Toks modelis leidžia testuoti įvairius infrastruktūros vystymo scenarijus: sprendimus galima išbandyti virtualioje aplinkoje dar prieš pradedant realius infrastruktūros projektus, todėl miestą planuoti galima pasitelkiant duomenis ir sumažinant rizikas.
„Skaitmeniniai dvyniai kuriami naudojant BIM modelius ir integruojant jutiklių duomenis bei DI modelius. Jie leidžia prognozuoti pastatų energijos sąnaudas, užtikrinti stabilų patalpų mikroklimatą bei automatiškai generuoti rekomendacijas, kurios leidžia efektyviau prižiūrėti ir valdyti pastatus, – dalinasi V. Lapinskienė. – Tokių sprendimų dėka pastatus galima nuolat analizuoti ir optimizuoti, remiantis realaus laiko duomenimis. Tai ypač aktualu siekiant mažinti energijos sąnaudas ir užtikrinti tvarią pastatų eksploataciją“.
Pavyzdžiui, Niujorke iškilusiame Hudson Yards kvartale DI naudojamas optimizuoti energijos vartojimą ir realiuoju laiku valdyti pastatų inžinerines sistemas. Panašūs sprendimai vis plačiau taikomi automatizuotose pastatų valdymo sistemose.
V. Lapinskienė dalinasi, kad DI ir skaitmeninės technologijos visame pasaulyje naudojamos pastatų diagnostikai ir jų inžinerinių sistemų valdymui tobulinti.
„Analizuojant pastatų valdymo sistemų duomenis, kuriami DI modeliai, kurie leidžia realiu laiku vertinti šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų veikimą, identifikuoti energijos švaistymą, pagerinti patalpų mikroklimatą bei prisidėti prie pastatų CO₂ pėdsako mažinimo. Su šiomis technologijomis dirba ir Pastatų energetikos sistemų inžinerijos studentai – jie mokosi analizuoti pastatų inžinerinių sistemų duomenis, modeliuoti energijos vartojimą bei kurti sprendimus, kurie padeda pastatus eksploatuoti efektyviau ir tvariau“, – naudas vardija prodekanė.
[caption id="attachment_108286" align="alignnone" width="657"] Ištrauka iš skaitmeninio dvynio[/caption]
Nauda tyrėjams ir verslui
DI ir pažangios skaitmeninės technologijos iš esmės keičia požiūrį į darnios gyvenamosios aplinkos kūrimą ir pastatų akustikos srityje. Akustiniai tyrimai, paremti natūriniais bandymais ir skaitiniu modeliavimu, leidžia įvertinti skirtingų triukšmo šaltinių charakteristikas bei mažinti jų poveikį dar projektavimo etape.
„Integruojant pažangiausius sprendinius, galima optimizuoti konstrukcinius sprendimus, prognozuoti pastato akustinę klasę bei sumažinti galimų korekcijų išlaidas“, – kaip technologijas pasitelkia Aplinkos technologijų studijų programą baigę studentai pasakoja V. Lapinskienė.
Tyrimuose taikomi ir įvairūs akustiniai matavimo metodai, kurie leidžia objektyviai vertinti triukšmo slopinimo efektyvumą realiomis sąlygomis. Pavyzdžiui, vadinamasis „Adrienne lango metodas“ leidžia įvertinti, kaip triukšmo užtvaros palei kelius ar geležinkelius sugeria ir atspindi garsą realiomis eismo sąlygomis.
„Verslui tai reiškia galimybę kurti konkurencingus nekilnojamojo turto projektus, kuriuose akustinė kokybė tampa svarbia komforto ir projekto vertės dalimi“, – teigia V. Lapinskienė.
V. Lapinskienė pasakoja, kad kuriant išmaniuosius miestus DI sprendimai leidžia efektyviai pagerinti paslaugas ir gyvenimo kokybę. Pavyzdžiui, Los Andžele dirbtiniu intelektu valdomos šviesoforų sistemos realiuoju laiku analizuoja transporto srautus ir padeda sumažinti spūstis bei oro taršą. V. Lapinskienė dalinasi, kad Vilniuje, naudojant daviklių, vaizdo kamerų ir GPS sistemų duomenis bei DI pagrindu veikiančius algoritmus, automatiškai reguliuojami šviesoforų ciklai. Sistema realiuoju laiku reaguoja į intensyviausias gatvių atkarpas, kuriose formuojasi spūstys, todėl mažėja transporto spūsčių, oro tarša ir gerėja gyvenimo kokybė.
„Projektavimo metu pasitelkiamos tokios programos kaip „Autodesk Civil 3D“ ar „Autodesk InfraWorks“, kurios leidžia išanalizuoti didelius duomenų kiekius ir modeliuoti skirtingas kelio trasos alternatyvas. Taip ankstyvoje projektavimo stadijoje galima įvertinti būsimos infrastruktūros poveikį aplinkai, eismo saugumui ir projekto kaštams“, – ko mokosi Kelių, geležinkelių ir miesto inžinerijos studentai komentuoja pašnekovė.
[caption id="attachment_108288" align="alignnone" width="643"] Trimatis kelio projektas, parengtas naudojant Autodesk Civil 3D programinę įrangą. Modelis leidžia virtualiai „važiuoti“ projektuojamu keliu ir įvertinti jo geometriją, matomumą bei saugumo sprendinius dar prieš pradedant statybas[/caption]
Gali nuspėti rizikas
Dar viena svarbi dirbtinio intelekto taikymo sritis – aplinkos stebėsena ir rizikų prognozavimas. Geografinių informacinių sistemų (GIS) taikymas tampa itin svarbia darnios gyvenamosios aplinkos kūrimo technologija. V. Lapinskienė pasakoja, kad į GIS sistemas integruojami palydoviniai duomenys, nepilotuojamų orlaivių matavimai ir geodeziniai tyrimai, o jas analizuojant taikomi mašininio mokymosi metodai.
„Taip galime automatiškai identifikuoti pokyčius urbanizuotose teritorijose, modeliuoti reljefo transformacijas ir prognozuoti aplinkos rizikas, tokias kaip potvyniai ar dirvožemio degradacija. Pavyzdžiui, VILNIUS TECH Geodezijos instituto atlikti Drūkšių ežero pakrančių šiluminio režimo tyrimai rodo, kad net ir nutraukus Ignalinos atominės elektrinės eksploatavimą ežero pakrančių temperatūra išlieka aukštesnė nei ikiindustriniu laikotarpiu. Žmogaus veiklos poveikis ekosistemoms gali būti ilgalaikis ir pasireikšti net praėjus daugybei metų po intensyvios pramoninės veiklos. Jei norime laiku pastebėti pokyčius ir priimti tinkamus sprendimus, turime nuolat stebėti aplinką ir analizuoti duomenis“, – sako prodekanė.
Nuotoliniai tyrimai taip pat taikomi Šilutės rajone prognozuojant potvynių riziką ir identifikuojant užliejamas teritorijas. Tam VILNIUS TECH mokslininkai bei Geodezijos ir geoinformatikos studijų programos studentai pasitelkia palydovinius duomenis ir skaitmeninius reljefo modelius.
[caption id="attachment_108290" align="alignnone" width="768"] „Adrienne lango metodas“ leidžia įvertinti realiose automagistralėse įrengtų užtvarų garso sugerties ir atspindžio parametrus, patikrinti, ar nėra montavimo defektų, ir stebėti, kaip gerai užtvaros veikia laikui bėgant, joms senstant ar dėvintis[/caption]
Ugdo naujas kompetencijas
Anot prodekanės, DI ir naujausių technologijų integracija į darnios gyvenamosios aplinkos kūrimą rodo, kad tarp tokių skirtingų disciplinų kaip klasikinė inžinerija, duomenų analitika, geoinformatika ar skaitmeninis modeliavimas atsiranda vis daugiau sąlyčio taškų. Tai reiškia, kad rinkai reikia specialistų, kurie suprastų ne tik inžinerinius procesus, bet ir gebėtų dirbti su duomenimis, skaitmeniniais modeliais bei DI sprendimais. Tokias kompetencijas ugdo VILNIUS TECH Aplinkos inžinerijos fakultetas. Universitetas taip pat vykdo tyrimus ir projektus, kuriuose kuriami bei testuojami sprendimai, skirti išmaniųjų miestų infrastruktūros, pastatų energetikos ir aplinkos stebėsenos sistemoms.
„Šios technologijos iš esmės keičia mokslo, verslo ir švietimo aplinką, leidžia virtualioje erdvėje analizuoti ir testuoti sudėtingus procesus, dar prieš juos įgyvendinant realybėje. Rinkai tai reiškia didesnį efektyvumą, spartesnes inovacijas ir konkurencinį pranašumą, mokslininkams – galimybę greičiau atlikti tyrimus ir analizuoti didelius duomenų kiekius, o studentams – būtinybę įgyti naujų skaitmeninių ir analitinių kompetencijų. Šios technologijos žymi perėjimą prie duomenimis grįsto sprendimų priėmimo ir vis glaudesnės skaitmeninės bei realios aplinkos integracijos“, – pabrėžia V. Lapinskienė.
Atsižvelgiant į rinkos poreikius, pašnekovės teigimu, šiuo metu labiausiai reikia specialistų, kurie geba kurti darnų, tvarų ir technologiškai pažangų gyvenamosios aplinkos modelį.
„Rinkai reikia profesionalų, kurie supranta energetinį efektyvumą, aplinkos apsaugą, infrastruktūros planavimą ir miestų vystymą kaip vieningą sistemą“, – sako ji.
Tokius specialistus ruošia VILNIUS TECH Aplinkos inžinerijos fakultetas, siūlantis į praktinius sprendimus ir modernias technologijas orientuotas studijų programas.
„Jas baigę absolventai tampa darnios gyvenamosios aplinkos kūrėjais, gebančiais projektuoti efektyvius, saugius ir aplinkai draugiškus sprendimus. Šiuo metu vyksta svarbūs pokyčiai, o per artimiausią dešimtmetį miestų planavimas taps gerokai dinamiškesnis: sprendimai bus priimami remiantis realaus laiko duomenimis, dirbtiniu intelektu ir skaitmeniniais modeliais, miestai vis dažniau bus „išbandomi“ virtualiai, o infrastruktūra – valdoma efektyviau, greičiau reaguojant į pokyčius. Toks požiūris stiprins tvarumą, energinį efektyvumą ir gyvenimo kokybę, o didžiausią vertę kurs specialistai, gebantys derinti inžineriją, duomenis ir aplinkosauginius sprendimus“, – mano V. Lapinskienė.
Plačiau
