نموذج BIM للعالم

إذا كانت البشرية تفكر بجدية في إنشاء مستوطنات على القمر والمريخ، فمن المنطقي طرح سؤال آخر: هل يمكن تطبيق النهج المنهجي نفسه لتحسين ظروف الحياة على الأرض؟

معظم التقنيات اللازمة لتصميم مدن مريحة وصديقة للبيئة ومستقلة إلى حد كبير موجودة بالفعل. فنمذجة معلومات البناء BIM، والتوائم الرقمية، ونظم المعلومات الجغرافية، والنقل المؤتمت، والإنتاج الروبوتي، والبناء المعياري، والطباعة ثلاثية الأبعاد، والطاقة المتجددة، والمزارع العمودية، وأنظمة إعادة استخدام المياه، كلها تُستخدم بالفعل في دول وقطاعات مختلفة.

ولا تتمثل المهمة الأساسية في ابتكار تقنيات جديدة كلياً، بل في دمج الحلول الموجودة ضمن منظومة واحدة مترابطة.

المدينة بوصفها منظومة متكاملة

تتكون المدينة الحديثة من عدد كبير من الأنظمة التي غالباً ما تُصمم وتُدار بصورة منفصلة. فالنقل لا يكون دائماً منسقاً مع التطوير السكني، والطاقة لا تتوافق بالضرورة مع احتياجات الإنتاج، وإدارة النفايات لا ترتبط دائماً بإمكانات إعادة استخدام المواد.

ويتيح النموذج الرقمي النظر إلى المدينة بوصفها كياناً واحداً مترابطاً.

فعلى سبيل المثال، يمكن استخدام الحرارة الناتجة عن المعدات الصناعية أو الحاسوبية لتدفئة المباني أو البيوت الزجاجية. ويمكن الاستفادة من النفايات العضوية في إنتاج الغاز الحيوي أو الأسمدة. كما يمكن إعادة استخدام المياه المنقاة للأغراض التقنية والري، ونقل فائض الكهرباء من منطقة إلى أخرى تعاني من نقص.

وهذه الحلول تُستخدم بالفعل بصورة منفصلة. لكن نموذج BIM للمدينة يتيح التحقق مسبقاً من مدى كفاءة عملها معاً.

نظام نقل مؤتمت

يمكن تنظيم النقل في المدينة المصممة رقمياً باعتباره شبكة متكاملة للنقل العام ونقل البضائع والتنقل الفردي.

وتخضع الحافلات الذاتية الصغيرة وسيارات الأجرة الروبوتية والمركبات ذاتية القيادة بالفعل للاختبار أو التشغيل في بعض المدن. غير أن التطبيق واسع النطاق لهذه الأنظمة يتطلب تنظيماً مناسباً وبنية تحتية آمنة ورقابة مستمرة.

وقد تكون الخطوة الأولى الأكثر واقعية هي استخدام النقل الذاتي على مسارات مغلقة أو مجهزة خصيصاً، بين الأحياء السكنية ومراكز النقل والمؤسسات الطبية والمراكز اللوجستية والمناطق الصناعية.

وإذا أُخذت تدفقات الركاب والبضائع في الاعتبار منذ مرحلة تصميم المدينة، فسيكون من الممكن تقليل عدد السيارات الخاصة، وتقليص المساحات المخصصة لمواقف السيارات، وتوفير مساحات أكبر للمناطق المخصصة للمشاة والحدائق والأماكن العامة.

كما يمكن أتمتة توصيل البضائع جزئياً. فقد تصل الطلبات إلى مراكز لوجستية داخل الأحياء، ثم توزَّع باستخدام وحدات نقل كهربائية صغيرة أو أنظمة داخلية في المباني.

إنتاج الغذاء في بيئة خاضعة للرقابة

يمكن زراعة جزء من الغذاء مباشرة داخل المدينة أو بالقرب منها.

وتتيح مجمعات البيوت الزجاجية والزراعة المائية والزراعة الهوائية والمزارع العمودية التحكم في درجة الحرارة والإضاءة والرطوبة وتركيبة العناصر الغذائية واستهلاك المياه. وتُستخدم هذه الأنظمة بالفعل لزراعة الخضروات والمحاصيل الورقية وغيرها من المنتجات داخل بيئات خاضعة للرقابة.

ويمكن أن يؤدي تقريب جزء من الإنتاج إلى المستهلكين إلى تقصير سلاسل الإمداد وجعل توفير الغذاء أكثر استقراراً. ومع ذلك، لا تمثل المزارع العمودية بديلاً شاملاً للزراعة التقليدية، لأنها تحتاج إلى استهلاك كبير للطاقة وتكون أكثر كفاءة لبعض أنواع المحاصيل فقط.

ويمكن في نموذج BIM مقارنة خيارات مختلفة وتحديد المنتجات التي يُستحسن زراعتها داخل المدينة، وتلك التي ينبغي إنتاجها في المنطقة المحيطة، والمنتجات التي يكون من الأفضل توريدها من مناطق أخرى.

الصيانة المؤتمتة للمباني

يمكن تصميم المباني مع مراعاة صيانتها المؤتمتة مستقبلاً.

ويمكن استخدام الأنظمة الروبوتية لتنظيف الواجهات والنوافذ، وفحص الهياكل، والعناية بالمساحات الخضراء، وفرز النفايات، ورصد تسربات المياه، واكتشاف الأعطال.

كما يمكن لأجهزة الاستشعار مراقبة حالة المصاعد وأنظمة التهوية والشبكات الكهربائية وخطوط الأنابيب وغيرها من الأنظمة. وستُنقل المعلومات إلى التوأم الرقمي، ما يسمح بتنفيذ الصيانة ليس فقط بعد حدوث العطل، بل بصورة استباقية أيضاً، بناءً على توقعات تآكل المعدات.

ولا يلغي ذلك الحاجة إلى العمل البشري، لكنه يسمح بإسناد العمليات الخطرة والشاقة والمتكررة إلى الآلات، مع إبقاء الرقابة والإصلاح والتصميم واتخاذ القرارات بيد الإنسان.

مشاركة السكان المستقبليين

يمكن أن يكون النموذج الرقمي للمدينة متاحاً ليس فقط للمهندسين المعماريين والمهندسين.

فقد يتمكن السكان المستقبليون من تقييم خيارات مختلفة للتخطيط، وتقديم الملاحظات، وربط مقترحاتهم بمبانٍ أو شوارع أو مسارات أو مساحات عامة محددة.

وقبل بدء البناء، يمكن اختبار عدة خيارات لمواقع المدارس والمؤسسات الطبية ومحطات النقل ومناطق الترفيه. وبعد انتقال السكان، يمكن للنموذج الرقمي أن يواصل استقبال البيانات عن عمل الأنظمة الحضرية وآراء السكان.

وبذلك لن تبقى المدينة ثابتة بعد اكتمال بنائها، بل يمكن تطوير بنيتها التحتية تدريجياً استناداً إلى الاحتياجات الفعلية للسكان.

وفي الوقت نفسه، يحتاج هذا النظام إلى قواعد واضحة لحماية البيانات الشخصية والأمن السيبراني والرقابة العامة. وينبغي أن تساعد التكنولوجيا الناس على اتخاذ قرارات مدروسة، لا أن تحول البيئة الحضرية إلى أداة للمراقبة المستمرة.

من نموذج أولي واحد إلى شبكة من المدن

بعد إنشاء النموذج الرقمي الأولي لمدينة ما، لا يكون من الضروري نسخه بالكامل.

إذ يمكن استخدام بعض الحلول المجربة، مثل الوحدات السكنية وأنظمة الطاقة ومراكز النقل ومحطات معالجة المياه والبيوت الزجاجية والمراكز اللوجستية، في مناطق أخرى، مع مراعاة المناخ المحلي والثقافة والتشريعات والموارد المتاحة واحتياجات السكان.

وسينتج كل مشروع منفذ بيانات جديدة. ويمكن استخدام المعلومات المتعلقة بالتكلفة والموثوقية واستهلاك الطاقة والراحة والصيانة لتحسين المشاريع اللاحقة.

وبذلك قد تنشأ مكتبة من الحلول الحضرية المجربة، تكون متاحة للمهندسين المعماريين والمجتمعات المحلية والحكومات وشركات البناء والمنظمات الدولية.

نموذج BIM للعالم بوصفه أداة للتخطيط

لا ينبغي فهم نموذج BIM للعالم على أنه حاسوب مركزي واحد يدير الكوكب بأكمله. فالنهج الأكثر واقعية يتمثل في إنشاء شبكة متوافقة من النماذج الرقمية المحلية والإقليمية.

ويمكن لكل مدينة أو مجتمع محلي أو دولة الاحتفاظ بالسيطرة على بياناتها الخاصة، مع استخدام معايير تقنية مشتركة. وسيسمح ذلك بتقييم الاحتياجات العالمية إلى السكن والطاقة والغذاء والمياه والنقل والقدرات الإنتاجية، من دون نقل كامل سلطة الإدارة إلى مركز واحد.

ويمكن استخدام هذه النماذج لاختبار سيناريوهات مختلفة: أين ينبغي بناء المساكن بعد كارثة طبيعية، وكيف يمكن تحديث البنية التحتية المتقادمة، وكيف يمكن خفض استهلاك الموارد، وأين ينبغي إنشاء مؤسسات جديدة، وكيف يمكن توفير الخدمات الأساسية للمناطق التي تشهد نمواً سريعاً.

ولا يمثل ذلك حلاً جاهزاً لجميع المشكلات الاجتماعية والاقتصادية والبيئية. فالتكنولوجيا وحدها لا تقضي على الصراعات أو عدم المساواة أو الفقر. ويتطلب ذلك أيضاً قرارات سياسية مسؤولة، وتعاوناً دولياً، وتعليماً، وتمويلاً، وثقة مجتمعية.

ومع ذلك، فإن التوائم الرقمية وBIM والأتمتة والإنتاج المعياري تتيح بالفعل تحديد الاحتياجات بدقة أكبر، ومقارنة البدائل، واختبار الحلول قبل استثمار موارد كبيرة فيها.

ولذلك يمكن النظر إلى نموذج BIM للعالم لا بوصفه تصوراً خيالياً لمستقبل بعيد، بل بوصفه اتجاهاً ممكناً لتطوير تقنيات موجودة بالفعل، بدءاً من النموذج الرقمي لمبنى واحد وصولاً إلى منظومة مترابطة لتخطيط المدن والمناطق والبنية التحتية العالمية.