On peut considérer qu'une ville est constituée de deux dimensions : la dimension physique, qui englobe sa géographie et ses infrastructures, et la dimension sociale, qui englobe ses habitants et sa culture. C'est ainsi que les villes existent depuis qu'elles existent. Cependant, à l'aube du deuxième quart du XXIe siècle, une troisième dimension est reconnue à l'échelle mondiale : la dimension numérique.
De nombreuses activités qui constituent la trame d’une ville – planification urbaine, transactions financières, échanges sociaux, mises à jour en temps réel des transports en commun, etc. – se déroulent désormais dans le monde numérique. Il n’est donc pas surprenant qu’un mouvement mondial se développe pour harmoniser et démocratiser ces événements virtuels en créant des plateformes numériques interopérables sur lesquelles les décideurs et autres parties prenantes peuvent surveiller, simuler, prédire et planifier l’état présent et futur de leur ville. Ces plateformes sont connues sous le nom de jumeaux numériques urbains et fournissent une interface et un outil d’organisation essentiels pour les technologies des villes intelligentes.
Mais avant d’aborder le sujet des jumeaux numériques « urbains », abordons brièvement l’origine du concept de « jumeau numérique ». Nous savons tous que la conception d’un produit, qu’il s’agisse d’un moteur à réaction ou d’une chaussure de sport, se déroule dans un environnement numérique. Mais les produits ne sont pas seulement une esquisse 3D d’un objet : ils sont également modélisés dans des environnements 3D qui permettent au concepteur de tester le comportement du produit dans des conditions réelles simulées. Grâce aux progrès considérables réalisés en matière de puissance de traitement et de bande passante au cours de la dernière décennie, nous avons désormais étendu le concept de « jumeaux numériques » à l’échelle de la ville. En effet, les jumeaux numériques urbains transforment déjà la façon dont les villes sont planifiées, construites et gérées. Des exemples concrets apparaissent désormais dans des villes du monde entier, notamment à Helsinki, Dublin, Singapour, Sydney, Wellington, etc.
Jumeaux numériques à l'échelle urbaine
Les jumeaux numériques urbains comprennent des modèles 3D statiques et ponctuels des objets physiques d’une ville, associés à des modèles prédictifs dynamiques de leur comportement, pilotés par des données en temps réel provenant de capteurs urbains. Ces capteurs et modèles représentent dans la « dimension numérique » les changements de la « dimension physique » de la ville – comme le niveau d’eau de ses rivières, la vitesse du vent, le niveau de remplissage de ses poubelles ou la position des transports en commun en temps réel – ainsi que la « dimension sociale » de la ville – comme le niveau de fréquentation d’un wagon de train, le type d’entreprise qu’abrite un bâtiment ou les grands événements culturels qui s’y déroulent. Plus qu’un simple outil pour les gestionnaires municipaux, les jumeaux numériques urbains bien conçus comprendront de nombreux systèmes différents qui, ensemble, formeront un écosystème de données diversifié, interopérable, accessible, inclusif et sécurisé au sein duquel de nombreux acteurs différents pourront obtenir des informations qui amélioreront leurs décisions.
Les jumeaux numériques urbains ne constituent toutefois pas un « problème résolu ». Outre des investissements accrus dans la recherche et le développement, cette vision exige des méthodologies et des normes convenues, de nouveaux engagements en matière de partage des données, de respect de la vie privée et d’éthique, des réglementations tournées vers l’avenir et le développement d’une communauté mondiale solide, aussi dévouée au savoir-faire qu’à la technologie.
Les pouvoirs de la localisation : sommet virtuel des jumeaux numériques urbains
Voici quelques-unes des questions abordées lors du sommet virtuel Location Powers : Urban Digital Twins qui s'est tenu du 12 au 14 janvier 2021. Le sommet a réuni des experts de l'industrie, de la recherche et du gouvernement du monde entier dans une discussion interactive qui a évalué l'état actuel de l'art et a produit des recommandations pour la recherche technologique future, l'innovation et le développement de normes à l'appui des jumeaux numériques urbains qui adhèrent aux principes de données FAIR de trouvabilité, d'accessibilité, d'interopérabilité et de réutilisabilité.
Les intervenants et les participants ont participé à cet événement, organisé dans des fuseaux horaires différents, à l’est comme à l’ouest, et provenaient de domaines d’expertise variés, notamment : la géographie urbaine, la planification, la gouvernance, le génie civil, le BIM, le géospatial, la conception, la modélisation et l’exploitation des infrastructures physiques, la science des données, l’apprentissage automatique et l’intelligence artificielle, le cloud computing, l’edge computing et bien plus encore. Les intervenants ont présenté des projets existants, des expériences, des bonnes pratiques et des recherches prometteuses autour des jumeaux numériques urbains, notamment des applications dans les domaines des transports, des services publics, de l’énergie, de la santé, etc.
Pour concrétiser la promesse des jumeaux numériques urbains, les participants au sommet ont convenu que les gouvernements, les chercheurs et l’industrie doivent collaborer sur trois priorités primordiales qui constitueront la base de la réussite des jumeaux numériques urbains : la recherche et le développement, l’élaboration de normes et la participation de la communauté.
| Recherche & Développement | Les participants ont identifié plusieurs domaines clés qui nécessitent des recherches et développements pour aider les planificateurs et les praticiens à maximiser le potentiel des jumeaux numériques urbains et à éliminer les obstacles qui entravent actuellement leur adoption et leur mise en œuvre. Ces domaines comprennent : la culture de couches de base de jumeaux numériques, y compris celles pour les modèles souterrains et intérieurs ; les meilleures pratiques pour rendre les modèles dynamiques et actuels, y compris la simplification de l'intégration de données disparates provenant de sources hétérogènes, telles que les capteurs ; la co-création pour coordonner la planification à l'aide de plusieurs jumeaux numériques urbains ; le développement de jumeaux numériques pour les cas d'utilisation sociale, tels que la mobilité, la santé publique et la justice ; les liens entre les modèles de données ; et le partage de données dans un souci de sécurité et de confidentialité. Les recommandations et les résultats du sommet sur les pouvoirs de localisation seront désormais intégrés dans le projet Programme d'innovation de l'OGC, où les membres de l'OGC se réunissent pour résoudre précisément ces types de défis géospatiaux via un processus collaboratif et agile. En effet, le programme d'innovation a fait mûrir des concepts technologiques pertinents, tels que les villes intelligentes, les plateformes urbaines et les approches de systèmes de systèmes, grâce à des bancs d'essai, des pilotes et des initiatives antérieurs, notamment EXPRESS, Projet pilote d'architecture de référence d'interopérabilité des villes intelligentes (SCIRA), L' Pilote d'une plateforme IoT 3D pour les villes intelligenteset plus encore. |
| Élaboration de normes | D'un point de vue technique, les normes ouvertes jouent un rôle essentiel dans les jumeaux numériques urbains, non seulement pour améliorer l'accessibilité et la fonctionnalité, mais aussi pour réduire les coûts et augmenter la valeur. De plus, comme tout concept numérique, des normes sont nécessaires avant que les jumeaux numériques urbains puissent mûrir. La valeur des normes ouvertes pour le gouvernement, l'industrie, le monde universitaire et la société au sens large est un message auquel l'OGC croit fermement et qu'elle promeut depuis plus de 25 ans d'existence. À ce titre, l'OGC propose une série de normes ouvertes utiles et avantageuses pour les jumeaux numériques urbains : notamment CityGML, IndoorGML, SensorThings, 3DTiles, i3S et notre nouveau produit basé sur OpenAPI Normes API OGC. Cependant, les jumeaux numériques urbains n'en sont qu'à leurs débuts et l'OGC travaille activement à jeter les bases qui permettront à la technologie de mûrir. Les participants au sommet ont identifié deux domaines comme nécessitant un développement ou une amélioration des normes supplémentaires : les normes de liaison des modèles de données et de capture et de partage d'ensembles de données spécialisés tels que ceux relatifs à l'énergie, à l'eau, aux infrastructures souterraines et à la mobilité. Les connaissances acquises lors des discussions tenues lors du Location Powers Summit alimenteront désormais le Processus de développement des normes OGC dans le but d’améliorer les normes de données existantes ou d’en développer de nouvelles, fondées sur le consensus. |
| Implication communautaire | Les jumeaux numériques urbains réussis nécessitent une collaboration continue entre les différents niveaux de gouvernement, le secteur privé, les services publics, les propriétaires d’immeubles, les groupes communautaires, les citoyens, etc. Tout comme les normes, les jumeaux numériques urbains ne fonctionneront que s’ils sont conçus pour s’adapter à des points de vue et des cas d’utilisation divers – et souvent imprévus. La capture et la promotion des meilleures pratiques (ainsi que des leçons apprises) du monde entier peuvent contribuer à faciliter la création de jumeaux numériques urbains tout en promouvant de nouveaux cas d’utilisation qui pourraient autrement ne pas être connus comme possibles. Parmi les exemples présentés lors du Location Powers Summit, on peut citer : la fourniture de « plans directeurs » et de meilleures pratiques qui peuvent aider à faire passer les jumeaux numériques urbains du prototype à la réalité ; le déploiement de jumeaux numériques énergétiques pour aider les villes à atteindre leurs objectifs de neutralité carbone ; l’utilisation de la visualisation et de la gamification pour susciter l’intérêt et la demande pour les jumeaux numériques urbains ; et la création de programmes de formation et d’éducation pour développer une main-d’œuvre de nouvelle génération qui maîtrise la création et le déploiement de jumeaux numériques urbains. La communauté OGC dispose déjà de mécanismes pour ce type de partage de connaissances, car nous avons fièrement cultivé un « terrain neutre » où différents points de vue et perspectives de l’industrie, du gouvernement et du monde universitaire peuvent partager leurs connaissances et leur expérience, et contribuer à créer les normes ouvertes et fondées sur le consensus qui ont fait la renommée de l’OGC. |
En tant que connecteur pour tout ce qui concerne la localisation, l'OGC est dans une position unique pour réunir des experts des nombreux domaines d'application technologiques différents qui constitueront les écosystèmes de données des jumeaux numériques urbains. Des fournisseurs de cloud aux ingénieurs logiciels, en passant par les créateurs de modèles prédictifs, les créateurs de capteurs, les utilisateurs et les décideurs, la communauté OGC peut travailler ensemble pour créer et piloter des normes ouvertes et consensuelles, des meilleures pratiques, des architectures de référence, etc., tout en fournissant les forums nécessaires pour que les différentes parties prenantes puissent se rencontrer et apporter leurs contributions et leurs points de vue.
La promesse des jumeaux numériques urbains s'aligne bien avec la vision de l'OGC de construire l'avenir de la localisation avec la communauté et la technologie pour le bien de la société, et notre mission de rendre les informations de localisation trouvables, accessibles, interopérables et réutilisables (FAIR), afin venez rencontrer et rejoindre notre communauté et contribuer à créer les bases de jumeaux numériques urbains qui aideront l’humanité à vivre dans des villes plus sûres, plus durables, plus résilientes et plus réactives envers leurs occupants.
