快速浏览全球任何媒体都会揭示有关干旱、高温、缺水、极端洪水、暴风雨、火灾和灾难报道的故事。当社区、企业和政府对这些事件做出反应时，我们需要承认我们建造的基础设施在解决我们与地球的关系方面发挥着重要作用。基础设施促进了社区的经济和社会进步，但它在历史上推动了碳排放和其他有害环境影响。通过推进基础设施的设计、建造和运营方式，我们可以渴望实现我们的经济和可持续发展目标，同时保护我们的物理环境免受未来气候变化的影响。今天，沉浸式技术成为元宇宙的先驱，允许软件开发人员在任何环境中为任何目的创建虚拟的、交互式的世界。我们可以使用这项技术使我们的基础设施在现实世界中更具可持续性和弹性。例如，基础设施数字孪生。什么是基础设施数字孪生模型？基础设施数字孪生是物理世界中某些事物的3D数字表示，它会不断更新实时数据，从而使数字孪生成为对象或系统的“实时”交互式数字表示。工程级精度和物理定律不一定适用于专为娱乐而创建的交互式3D世界。但对于基础设施而言，它们是必需的。基础设施数字孪生模型必须精确到毫米、地理空间对齐并支持复杂的3D工程模型。无论是埋在城市街道下方的总水管，还是离岸三英里的风力涡轮机，基础设施数字孪生都包含从概念到施工的模型数据，例如来自无人机调查的真实世界数据——包括周围环境。他们还通过连接到物联网(IoT)的设备收集数据，例如固定或移动传感器，这些传感器捕获详细的、工程丰富的信息，包括温度波动、风速和碳排放。基础设施工程软件公司BentleySystems正在推进基础设施数字孪生。通过将基础设施数字孪生与先进的可视化和模拟技术相结合——例如为流行的在线互动游戏Fortnite提供支持的EpicGames虚幻引擎，以及来自NVIDIA(Omniverse)和Unity的领先平台——我们可以将这些数据用于沉浸式虚拟体验，以分析山洪的有害影响，监测城市污染，甚至管理城市景观中树木的健康。谁会想到在交互式数字世界中设计、建造和运营基础设施可以帮助我们追踪碳排放和节约资源，从而对气候变化产生积极影响？利用与基础设施相关的地球价值的关键是物理上准确的数字双胞胎，它包含丰富的工程数据来模拟已建成的基础设施及其周围环境。想象一下，能够对受气候变化影响的现实世界进行建模，然后生成丰富的元宇宙体验和模拟以找到解决方案。无论是捕捉洪泛区和海平面上升的变化性质，还是分析电网等关键基础设施的弹性，基础设施数字孪生都是关键。然而，时间点的观点是不够的。通过在我们的建筑环境和自然环境中记录和建模过程，并随着时间的推移跟踪这些变化，我们可以使用基础设施数字双胞胎（如时间机器）来查看我们去过的地方、我们现在的位置以及我们将如何去往。它是评估、改变甚至逆转我们的碳足迹的强大工具。基础设施数字孪生以及基于它们的沉浸式交互体验，提供了虚拟的变革推动力，并为可持续地满足世界基础设施需求创造了舞台。技术只有在可用和可访问的情况下才有价值。数字孪生技术与不断发展的Metaverse提供跨任何平台的可访问性，以匹配所需的体验——网络、桌面、移动或混合现实。这些进步超越了游戏社区，影响到基础设施设计师和工程师、项目经理以及其他想要可视化和模拟项目可持续性的利益相关者——无论他们是在协调建筑工地、参观发电厂，还是重新设计桥梁更能抵抗极端天气。工程师可以使用实时数据和人工智能带我们进入未来的模拟之旅，并查看影响我们碳足迹的设计决策、方法和材料选择的结果。应对气候变化的实际应用应对气候变化是一项全球性的努力，任何试图实现可持续发展目标(SDG)的组织都需要合适的工具来实现这一目标。该技术可以针对任何项目规模、范围或复杂性进行民主化，无论项目位于世界何处。将数字孪生用于基础设施的经济和环境效益是无限的。相反，虚拟世界中协作的开源性质可以利用来自任何地方的人才来解决紧迫的问题。根据战略与国际研究中心的说法，清洁水基础设施被认为是七国集团建设更美好世界伙伴关系(B3W)制定的“水议程的一个重要方面”，数字孪生有望解决全球资源匮乏的水资源挑战和卫生。在NOAA，国家气候数据中心的科学家们正在使用历史降雨数据的数字孪生来虚拟测试现有雨水系统的性能。然后，他们可以预测数据以模拟重大风暴事件的影响，并了解它如何影响任何当前或未来的雨水基础设施设计。一个使用数字孪生映射的水利基础设施项目解决了在气候变化导致降雨量增加和洪水泛滥的压力下不堪重负的过时雨水系统。在基础设施数字孪生的帮助下，零排放的未来也是可能的。科学家和工程师正在使用基础设施的数字孪生虚拟创建无碳能源实验，35个国家正在合作建造世界上最大的托卡马克装置——一种旨在展示核聚变可行性的磁聚变装置。法国南部的国际热核实验反应堆(ITER)项目预计该实验如果成功，将产生500兆瓦的能量，可为多达200,000户家庭供电。这种潜在的无限清洁能源来源将对可持续发展目标产生前所未有的影响。基础设施数字孪生在减少公路和铁路项目的碳排放方面继续发挥重要作用。英国的高速铁路网络是一个很好的例子，说明基础设施的数字孪生如何使工程师能够在施工阶段之前就对铁路系统的碳影响进行建模，优化低碳设计，并走上正轨以满足强制性的碳排放要求.零主动。由于极端天气事件的频率和强度增加，基础设施在改进监测和检查方面面临越来越大的压力。2021年，纽约州交通部(NYSDOT)正在使用数字双胞胎来评估和更换位于纽约市布朗克斯区的东138街大桥。在这样一个拥挤的地区完成项目涉及复杂的结构设计和协调，使用数字双胞胎作为主要施工文件。数字孪生现在可以不断更新并用作资产管理和桥梁检查的工具。随着Metaverse的发展，一些专家预测它可能成为下一个伟大的劳动力平台。目前，在基础设施领域，项目团队和利益相关者已经通过虚拟会议进行沉浸式基础设施设计审查和其他关键任务，例如资源的现场协调，以有效地完成这些项目。渲染虚拟世界可能是计算机密集型的，增加了它们自己的碳足迹。在创建元宇宙体验时，应注意这一点并做出有效的计算设计选择。随着我们世界的需求在规模和范围上不断增长和变化，数字孪生对于面向未来的基础设施和通过减少碳排放和消除浪费的可持续设计推动气候行动至关重要。基础设施数字孪生不是未来主义的。作为InfrastructureMetaverse的基本构建块，它们允许专业团队以新的方式进行交互和协作，以帮助解决当今的问题，以实现更具可持续性和弹性的明天。
