Forum Virium Helsingin Tulevaisuusblogissa älykaupunkiasiantuntijamme kurkistavat oman alansa tulevaisuuteen, pohtivat Helsingin muutostrendejä ja esittävät oman visionsa siitä, miten tiedettä, teknologiaa ja kokemusta voidaan parhaimmillaan hyödyntää kaupungin kestävän kehityksen hyväksi.
Tässä blogipostauksessa Forum Virium Helsingin datatiimin tekninen asiantuntija Juho-Pekka Virtanen pohtii kaupungin digitaalisen kaksosen kehittämiseen liittyviä etuja ja haasteita sekä digikaksosten tulevaisuutta.
Tietokonepeleistä kaupungin simulointiin
Kuulun itse ensimmäisiin pelimaailmojen kasvattamiin sukupolviin, joille vielä internetiin liittämätön kotitietokone kuitenkin avasi oven uusiin maailmoihin. Varhaisista tietokonepeleistä erilaiset simulaattorit kuuluivat omiin suosikkeihin. Lentokoneiden ja autojen lisäksi niissä simuloitiin myös niin kaupunkeja kuin muurahaisten yhdyskuntia.
Digitaalisissa kaksosissa on laajasti ymmärrettynä kyse melkein samasta asiasta: digitaalisten vastineiden avulla pyritään ymmärtämään fyysisen maailman monimutkaisten kokonaisuuksien käyttäytymistä ja nykytilaa. Erotuksena tietysti, että tietokonepeleissä kyse on leikin kaltaisesta toiminnasta virtuaalisella hiekkalaatikolla ilman pelkoa todellisista seurauksista.
Helsingin digitaalinen kaksonen kaupunkisuunnittelun apuna
Helsingin tapauksessa digitaalisten kaksosten kehitys käytännössä käynnistyi jo vuosikymmeniä sitten paikkatietoaineistojen ja 3D-kaupunkimallien kehityksen kautta. Kolmiulotteisten kaupunkimallien tarkoituksena on koota useita kaupunkiympäristön eri kohteita yhteen. Digitaaliset kaksoset lisäävät kaupunkimalleihin tiheämmin päivittyviä datalähteitä, vuorovaikutuksen työkaluja ja erilaisia vaikutusten arvioinnin mekanismeja. Siinä missä kaupunkimalli on aineisto, digitaalinen kaksonen on aineistojen ja työkalujen muodostama kokonaisuus.
Forum Virium Helsingin eri projekteissa olemme lähestyneet kaupunkien digitaalisten kaksosten kehitystä useista eri kulmista. Näkökulmanamme on useimmiten digikaksosten kehittäminen ja soveltaminen tiettyyn ongelmaan. Esimerkiksi Regions4Climate-hankkeessa kehitämme erilaisia kaupunkiin kohdistuvia ilmastoriskejä ja sosioekonomisia aineistoja yhdistävää työkalua asiantuntijoiden ja aiheesta kiinnostuneiden käyttöön. Tavoitteena on tunnistaa alueita joiden asukkaat ovat erityisen haavoittuvassa asemassa ilmaston muuttuessa. GreenInCities-projektissa puolestaan pohditaan digitaalisten kaksosten käyttöä
tukemaan viherympäristön suunnittelua, luonnon monimuotoisuuden lisäämistä ja asukkaiden osallisuutta.
Jotta kaupunkien digitaalisista kaksosista saataisiin laajasti erilaisiin kaupungin ajankohtaisiin haasteisiin hyödynnettäviä työkaluja, niihin tarvitaan vielä runsaasti uusia datalähteitä. Näihin kuuluvat näkemykseni mukaan erityisesti erilaisten sosioekonomisten muuttujien yhdistäminen rakennetun ympäristön kuvaukseen, jolloin myös sosioekonomisia ilmiöitä voidaan tuoda tarkastelun kohteeksi. Tämä “sosiaalinen ulottuvuus” on merkittävä ja ajankohtainen kehityssuunta kaupunkien digitaalisille kaksosille.
Yhtä merkittävä tulevaisuuden sovellusalue ovat mielestäni kaupunkien vihreän ulottuvuuden kohteet, eli kasvillisuus ja luonto. Vuodenaikojen mukaan elävien puiden, puistojen ja metsien seurantaan voidaan käyttää perinteistä ilmakuvausta tiheämmin päivittyviä kartoituksen menetelmiä, kuten satelliittikuvia, kuten SPACE4Cities-hankkeessamme.
Digikaksoset luovat tasa-arvoisempaa kaupunkia
Tulevaisuuden visioni on, että kaikki kaupungin muutokset ja toiminta voitaisiin ensin suunnitella digitaalisessa ympäristössä ja arvioida niiden vaikutuksia eri näkökulmista kattavasti – ennen toteutusta. Tällöin voisimme myös paremmin ja läpinäkyvämmin verrata erilaisia vaihtoehtoja. Yhdistelemällä numeroita, laadullista tietoa ja paikkatietoa pystymme kattavammin ymmärtämään esimerkiksi rakennusprojektien vaikutuksia kaupunkiympäristöön, luontoon ja ihmisiin. Tavoitteena on, että lopulta kaupunkia voitaisiin simuloida kuin peleissä, reaaliaikaisesti ja monipuolisesti, mutta todellisella datalla tutkimukseen perustuvien menetelmien avulla.
“Pehmeämmät” tietolähteet kuten luonnonympäristöjen kartoitustulokset ja asukkaiden osallistumisesta syntyvä data pitää saada tasapuolisesti näkyville samoihin työkaluihin kuin esimerkiksi talousluvut, jotta päätöksiä ei tehdä pelkästään “eurot edellä”. Kaupunkilaisten ja kaupungissa toimivien yritysten kannalta tavoitteemme on avata ikkuna tulevaisuuteen, eli mahdollistaa tulevaisuuden kaupungin näkeminen ja keskustelu siitä jo tänään.
Datalähteiden kehittäminen edellyttää pitkäjänteisyyttä ja yhteistyötä. Toisinaan digitaalisten kaksosten kehityksen kanssa päädytään rakentamaan datan käytön ja keräämisen perustaa. Me Forum Viriumilla olemme esimerkiksi toteuttaneet yhdessä kaupungin kanssa Helsingin ensimmäisen keskitetyn liikennelaskennan tiedon keräämisen ja jakelun järjestelmän. Tuomalla kaikki liikennelaskennan tieto vakioidussa muodossa samaan järjestelmään luomme samalla valmiutta tuoda tietoa liikkumisesta aiempaa helpommin tietolähteeksi erilaisiin järjestelmiin, tai vaikkapa kaupungin digitaalisiin kaksosiin.
Monesti tarvitaan myös kokeiluja ja iteratiivista kehitystä. Vihreän ympäristön osalta olemme kokeilleet projekteissamme puuston mallinnusta ja yhdistämistä kaupungin muihin tietoaineistoihin erilaisilla tavoilla aluksi Forum Viriumin voimin, sen jälkeen yhteistyössä kaupunkiympäristön toimialan kanssa. Vähitellen aihe on kypsynyt kaupungin sisäisen kehitystyön asteelle.
Digikaksosten kehittäminen edellyttää yhteistyötä
Kaupunkien digitaalisten kaksosten kehittäminen edellyttää hyvin monenlaisen asiantuntemuksen ja tiedon tuomista yhteen. Tämä ei onnistu pelkästään kaupunkiorganisaation sisäisenä toimintana – apuun on saatava voimia sekä tutkimuslaitoksilta että yritysmaailmasta. Teknisestä näkökulmasta tämä tarkoittaa sitä, että digitaaliset kaksoset ajatellaan modulaarisina järjestelminä, joissa erilaisia aineistoja tuodaan yhteen avointen rajapintojen kautta. Tällöin yksittäisiä aineistoja tai työkaluja voivat tarjota niitä parhaiten osaavat toimijat.
Kaupungin digitaalisista kaksosista tuleekin työkalujen ja aineistojen muodostama verkostomainen kokonaisuus, jonka tuottaa toimijoiden muodostama ekosysteemi.
Kaupunkisuunnittelun työkalujen kehittäminen edellyttää ennen kaikkea kattavaa ymmärrystä kaupungin kohtaamista ongelmista, organisaatiosta ja toimijoiden rooleista. Esimerkiksi toimiakseen hyödyllisenä työkaluna, kaupungin lämpösaareke-ilmiöön keskittyvä digitaalinen kaksonen edellyttää kattavaa ymmärrystä kaupungin eri asiantuntijoiden rooleista ja tehtävistä. Ilman tätä ymmärrystä hyvätkin työkalut herkästi jäävät hyllylle eivätkä tuota toivottuja vaikutuksia.
Teknisestä hypestä aitoihin käyttötapauksiin
Niiden kolmen vuoden aikana, jotka itse olen ollut Forum Viriumin palveluksessa, kaupunkien digikaksoset ovat monella tapaa kypsyneet, sekä käsitteenä että tekemisenä. Teknisestä “hypestä” ja irtonaisista piloteista on siirrytty kohti oikeita käyttötapauksia ja kaupunkien tietotekniseen infraan integroituja toteutuksia. Samalla digikaksosista on tullut aihe joka koskettaa yhä useampia asiantuntijoita sekä kaupungilla että yritysmaailmassa.
Seuraavan sukupolven digikaksoset tulevat olemaan selvästi nykyistä verkottuneempia, katseltavissa useiden eri käyttöliittymien kautta ja rikastettuja monipuolisemmilla simulaatiotoiminnoilla. Samalla meidän on ratkaistava suuri joukko teknisiä ongelmia liittyen uusiin rajapintoihin ja esimerkiksi tekoälyyn perustuvien komponenttien integraatioon. Uskon, että tekninen kehitys aiheen ympärillä kiihtyy kovaa vauhtia.
Tulevaisuusblogissa julkaistua:
- Minkälainen on tulevaisuuden kaupunkiluonto?
- Miltä näyttää Helsingin vesiliikenteen tulevaisuus?
- Minkälainen on sähköautoilun tulevaisuus?
- Droonien ja kaupunki-ilmailun tulevaisuus
- Miltä näyttää tulevaisuuden ruoantuotanto?
Tilaa uutiskirje – älykaupunkiuutiset suoraan sähköpostiisi!
Haluatko pysyä ajan tasalla tulevaisuuden kaupunkiratkaisuista ja saada ensimmäisenä tiedon avautuvista kokeiluhauista ja innovaatiokilpailuista? Tilaa kuusi kertaa vuodessa ilmestyvä uutiskirjeemme!
Lisätietoa

Juho-Pekka Virtanen
Tekninen asiantuntija
+358 40 635 1212
juho-pekka.virtanen@forumvirium.fi