ВІМ модель мира
Если человечество всерьёз рассматривает возможность создания поселений на Луне и Марсе, логично задать другой вопрос: можно ли применить такой же системный подход для улучшения условий жизни на Земле?
Большинство технологий, необходимых для проектирования комфортных, экологичных и в значительной степени автономных городов, уже существуют. BIM-моделирование, цифровые двойники, геоинформационные системы, автоматизированный транспорт, роботизированное производство, модульное строительство, 3D-печать, возобновляемая энергетика, вертикальные фермы и системы повторного использования воды применяются в разных странах и отраслях.
Главная задача заключается не в изобретении принципиально новых технологий, а в их объединении в единую взаимосвязанную систему.
От BIM-модели здания к цифровой модели города
BIM — это информационное моделирование зданий и инфраструктурных объектов. В отличие от обычной трёхмерной визуализации, BIM-модель может содержать информацию о конструкциях, материалах, инженерных сетях, оборудовании, стоимости, сроках строительства, энергопотреблении, техническом обслуживании и дальнейшей эксплуатации объекта.
Следующим этапом развития этой технологии стали цифровые двойники. Они позволяют не только увидеть объект в виртуальном пространстве, но и подключить к нему реальные данные с датчиков, транспортных систем, электросетей, коммунального оборудования и других источников. Благодаря этому можно контролировать состояние инфраструктуры, моделировать различные сценарии и оптимизировать использование ресурсов.
Если объединить цифровые модели домов, дорог, предприятий, энергетических систем, водоснабжения, сельского хозяйства и природных территорий, можно создать интерактивную BIM-модель города, региона, а в перспективе — значительной части планеты.
Такая модель не должна быть точной копией всего мира с первого дня. Её можно развивать постепенно: от отдельного жилого комплекса или небольшого района до города, сети городов и глобальной системы планирования.
Виртуальный город до начала строительства
Перед строительством нового города или масштабной реконструкцией существующего района его можно сначала создать в цифровой среде.
В виртуальной модели можно показать жилые дома, школы, больницы, общественные пространства, производственные комплексы, транспортные маршруты, зелёные зоны, системы очистки воды, производства энергии, выращивания продуктов и переработки отходов.
Человек сможет пройти по улицам такого города, осмотреть квартиру, проверить доступность транспорта, оценить расстояние до школы или медицинского центра и увидеть, как работают городские системы.
Однако главная ценность такой модели заключается не в визуальной привлекательности. Она позволит ещё до начала строительства проверить, насколько удобно будет пользоваться городом, какие нагрузки возникнут на транспорт, сколько понадобится воды и электроэнергии, где могут образоваться пробки, какие объекты будут нуждаться в резервном электроснабжении и как город будет работать в чрезвычайных ситуациях.
Расчёт ресурсов и стоимости
Каждый элемент BIM-модели может быть связан с конкретными материалами, оборудованием, производителями, сроками поставок и объёмами работ.
Это позволяет определить, сколько бетона, стали, стекла, древесины, кабеля, труб, транспортных модулей, аккумуляторов и другого оборудования необходимо для строительства. В расчёты можно включить трудовые ресурсы, логистику, энергопотребление, сроки выполнения работ и последующие расходы на эксплуатацию.
На основе этих данных можно сравнивать различные варианты застройки. Например, оценить, что выгоднее в течение всего жизненного цикла: обычный дом с более низкой первоначальной стоимостью или энергоэффективное здание, которое будет потреблять меньше энергии и требовать меньших расходов на обслуживание.
Цифровое моделирование также даёт возможность определить, где уже существуют необходимые производственные мощности, каких ресурсов не хватает и какие предприятия целесообразно создать или модернизировать.
Модульное и автоматизированное строительство
Основой масштабного строительства может стать модульный принцип. Отдельные элементы зданий, инженерных систем и городской инфраструктуры изготавливаются на заводах, после чего доставляются на строительную площадку и собираются в готовые конструкции.
Модульное строительство уже применяется для жилых домов, гостиниц, больниц, учебных заведений и промышленных объектов. Отдельным направлением развивается строительная 3D-печать, которая может использоваться для изготовления конструктивных элементов или целых частей зданий. Сочетание модульного производства, роботизации и 3D-печати рассматривается как одно из направлений индустриализации строительства.
Единая система стандартов не означает, что все города или здания должны выглядеть одинаково. Стандартизированными могут быть соединения, инженерные узлы, коммуникации и базовые конструкции, тогда как архитектура, планировка, фасады и общественные пространства будут оставаться разнообразными.
Это позволит быстрее строить, ремонтировать и модернизировать объекты, а также заменять отдельные элементы без полного демонтажа здания.
Город как единая система
Современный город состоит из большого количества систем, которые часто проектируются и управляются отдельно. Транспорт не всегда согласован с жилой застройкой, энергетика — с потребностями производства, а система обращения с отходами — с возможностями повторного использования материалов.
Цифровая модель позволяет рассматривать город как единый организм.
Например, тепло от промышленного или вычислительного оборудования можно направлять на отопление зданий или теплиц. Органические отходы могут использоваться для производства биогаза или удобрений. Очищенная вода может повторно применяться для технических нужд и полива. Избыток электроэнергии из одного района может передаваться туда, где возникает дефицит.
Такие решения уже применяются по отдельности. BIM-модель города даёт возможность заранее проверить эффективность их совместной работы.
Автоматизированная транспортная система
Транспорт в спроектированном в цифровой среде городе может формироваться как единая сеть общественных, грузовых и индивидуальных перевозок.
Автоматизированные шаттлы, роботакси и беспилотные транспортные средства уже проходят испытания или эксплуатируются в отдельных городах. При этом масштабное внедрение таких систем требует надлежащего регулирования, безопасной инфраструктуры и постоянного контроля.
Наиболее реалистичным первым шагом может стать использование автономного транспорта на закрытых или специально оборудованных маршрутах: между жилыми районами, транспортными узлами, медицинскими учреждениями, логистическими центрами и промышленными зонами.
Если пассажирские и грузовые потоки учитываются ещё на этапе проектирования города, можно уменьшить количество частных автомобилей, сократить площадь парковок и освободить больше территории для пешеходных зон, парков и общественных пространств.
Доставка товаров также может быть частично автоматизирована. Заказы могут поступать в районные логистические центры, а оттуда доставляться небольшими электрическими транспортными модулями или внутренними системами зданий.
Производство продуктов в контролируемой среде
Часть продуктов можно выращивать непосредственно в пределах города или рядом с ним.
Тепличные комплексы, гидропоника, аэропоника и вертикальные фермы позволяют контролировать температуру, освещение, влажность, состав питательных веществ и потребление воды. Такие системы уже используются для выращивания зелени, овощей и других культур в контролируемой среде.
Размещение части производства ближе к потребителям может сократить логистические цепочки и сделать поставки продуктов более устойчивыми. В то же время вертикальные фермы не являются универсальной заменой традиционного сельского хозяйства: они требуют значительных затрат энергии и наиболее эффективны только для определённых культур.
В BIM-модели можно сравнить различные варианты и определить, какие продукты целесообразно выращивать внутри города, какие — в окружающем регионе, а какие лучше поставлять с других территорий.
Автоматическое обслуживание зданий
Здания можно проектировать с учётом их дальнейшего автоматизированного обслуживания.
Роботизированные системы могут использоваться для очистки фасадов и окон, проверки конструкций, ухода за зелёными насаждениями, сортировки отходов, контроля утечек воды и поиска неисправностей.
Датчики могут фиксировать состояние лифтов, вентиляции, электросетей, трубопроводов и других систем. Информация будет поступать в цифровой двойник, а техническое обслуживание будет проводиться не только после аварии, но и заранее — на основе прогноза износа оборудования.
Это не устраняет необходимость в человеческом труде, но позволяет передать машинам опасные, тяжёлые и повторяющиеся операции, оставляя людям контроль, ремонт, проектирование и принятие решений.
Участие будущих жителей
Цифровая модель города может быть доступна не только архитекторам и инженерам.
Будущие жители смогут оценивать различные варианты планировки, оставлять замечания и прикреплять предложения к конкретным зданиям, улицам, маршрутам или общественным пространствам.
До начала строительства можно протестировать несколько вариантов расположения школ, медицинских учреждений, транспортных остановок и зон отдыха. После заселения цифровая модель сможет продолжать получать данные о работе городских систем и отзывы людей.
Таким образом, город не будет оставаться неизменным после завершения строительства. Его инфраструктура сможет постепенно совершенствоваться на основе реальных потребностей жителей.
В то же время такая система требует чётких правил защиты персональных данных, кибербезопасности и общественного контроля. Технология должна помогать людям принимать обоснованные решения, а не превращать городскую среду в инструмент постоянного наблюдения.
От одного прототипа к сети городов
После создания цифрового прототипа города его необязательно копировать полностью.
Отдельные проверенные решения — жилые модули, энергетические системы, транспортные узлы, водоочистные комплексы, теплицы или логистические центры — могут использоваться в других регионах с учётом местного климата, культуры, законодательства, доступных ресурсов и потребностей населения.
Каждый реализованный проект будет создавать новые данные. Информация о стоимости, надёжности, потреблении энергии, удобстве и техническом обслуживании может использоваться для совершенствования следующих объектов.
Так может появиться библиотека проверенных городских решений, доступная архитекторам, общинам, государствам, строительным компаниям и международным организациям.
BIM-модель мира как инструмент планирования
BIM-модель мира не следует воспринимать как единый централизованный компьютер, управляющий всей планетой. Более реалистичным является создание совместимой сети локальных и региональных цифровых моделей.
Каждый город, община или страна сможет контролировать собственные данные, но использовать общие технические стандарты. Это позволит оценивать глобальные потребности в жилье, энергии, продуктах, воде, транспорте и производственных мощностях без передачи всего управления единому центру.
На основе таких моделей можно проверять различные сценарии: где строить жильё после стихийного бедствия, как модернизировать устаревшую инфраструктуру, как уменьшить потребление ресурсов, где целесообразно размещать новые предприятия или как обеспечить базовыми услугами быстрорастущие территории.
Это не готовое решение всех социальных, экономических и экологических проблем. Технологии сами по себе не устраняют конфликты, неравенство или бедность. Для этого необходимы ответственные политические решения, международное сотрудничество, образование, финансирование и доверие общества.
Однако цифровые двойники, BIM, автоматизация и модульное производство уже позволяют точнее определять потребности, сравнивать варианты и проверять решения до того, как на них будут потрачены значительные ресурсы.
Поэтому BIM-модель мира можно рассматривать не как фантастический образ далёкого будущего, а как возможное направление развития уже существующих технологий — от цифровой модели отдельного здания до взаимосвязанной системы планирования городов, регионов и глобальной инфраструктуры.
Приглашаем к партнёрству
Мы ищем архитектурные, строительные, инжиниринговые, научные и экологические организации, разработчиков BIM-решений, цифровых двойников и современных городских технологий для участия в создании полнометражного художественного фильма «Фильм, который изменит мир».
Цель сотрудничества — показать международной аудитории, как уже существующие технологии могут применяться для проектирования экологичных городов, жилья, транспорта, производства и инфраструктуры.
Партнёры могут предоставить консультации, BIM-модели, технологические решения, исследовательские материалы или присоединиться к созданию визуальной концепции города будущего.
Это поможет сделать мир фильма реалистичным и технически обоснованным, а также продемонстрировать инновационные разработки широкой международной аудитории.