數(shù)千年來，我們的地球一直在支持和滋養(yǎng)著不斷增長的文明。在漫長的歲月中，我們的定居點(diǎn)與周圍的自然世界保持著微妙的平衡，既能保護(hù)我們免受自然元素的侵襲，又能促使我們的社會(huì)蓬勃發(fā)展。

如今，僅僅在一個(gè)人的壽命內(nèi)，一切已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化。我們的城市化進(jìn)程已經(jīng)達(dá)到了前所未有的極端水平，我們的建筑物如今已經(jīng)成為導(dǎo)致超過40%溫室氣體排放的主要因素。我們的行為正在對(duì)我們賴以生存的星球造成戲劇性且不可逆轉(zhuǎn)的影響，生態(tài)系統(tǒng)之間重要的聯(lián)系正在被打破。正是我們擁有扭轉(zhuǎn)這一趨勢(shì)的能力。

我們有能力通過限制我們建造的結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境的影響，從而幫助這些結(jié)構(gòu)成為支持而不是破壞我們星球的力量。在這場(chǎng)轉(zhuǎn)變中，建筑業(yè)可以扮演關(guān)鍵的角色。通過將先進(jìn)的科技置于數(shù)十億人的手中，我們有望為未來的世代挽救我們的星球。城市發(fā)展是人類對(duì)地球影響的主要方式之一。

從我們所居住的房屋、學(xué)校、醫(yī)院，到我們出行所用的基礎(chǔ)設(shè)施，我們的建筑世界如今已經(jīng)成為全球溫室氣體排放的重要組成部分。盡管建筑業(yè)已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到其作用，并采取行動(dòng)，如推動(dòng)整個(gè)城市達(dá)到碳中和，改進(jìn)混凝土生產(chǎn)技術(shù)，以及設(shè)計(jì)能夠凈化空氣的建筑物等創(chuàng)新，但我們需要更加積極且迅速的行動(dòng)。

要真正實(shí)現(xiàn)改變，我們需要超越建筑領(lǐng)域的范疇，讓每個(gè)人都能更好地理解我們的建筑物對(duì)環(huán)境的影響。而技術(shù)在這個(gè)過程中可以發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是通過數(shù)字孿生技術(shù)的形式。數(shù)字孿生是一種將實(shí)際建筑物與數(shù)字模型相結(jié)合的技術(shù)，它能夠準(zhǔn)確模擬建筑物的物理特性，為我們提供實(shí)時(shí)的性能數(shù)據(jù)，并模擬不同情境下的性能表現(xiàn)。

借助人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)字孿生可以提高能源效率，降低運(yùn)營成本，增加資源利用效率，有助于建筑業(yè)脫碳。如果將這種技術(shù)應(yīng)用于一組建筑物，甚至是整個(gè)社區(qū)，我們將能夠在社會(huì)層面上分析和改進(jìn)能源使用，從而減少我們對(duì)星球的影響。目前，數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際項(xiàng)目中得以應(yīng)用。以IES開發(fā)的Intelligent Communities Lifecycle（ICL）環(huán)境數(shù)字孿生系統(tǒng)為例，它結(jié)合了建筑模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)，提供了有關(guān)能源使用、廢熱利用、可再生能源、居民舒適度甚至交通連接性的信息。ICL系統(tǒng)通過模擬建筑物的能量流動(dòng)和熱量傳遞過程，精確地復(fù)制了實(shí)際情況，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)填補(bǔ)了真實(shí)數(shù)據(jù)缺失的部分。這些系統(tǒng)能夠清晰地展示建筑物的能源和資源利用情況，不僅能夠吸引工程專業(yè)人員，還能夠普及至一般公眾，從孩子到以前對(duì)建筑物如何影響環(huán)境毫無了解的人。

數(shù)字孿生技術(shù)的價(jià)值在于它能夠讓我們更好地理解和評(píng)估建筑物的性能，從而實(shí)現(xiàn)改進(jìn)。正如開爾文勛爵所言，“如果你不能測(cè)量它，就不能改進(jìn)它?！睌?shù)字孿生技術(shù)提供了一個(gè)視覺的、可操作的建筑物原型，使我們能夠測(cè)量、測(cè)試和模擬不同的性能方案，而無需直接在實(shí)際建筑物上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這個(gè)技術(shù)本質(zhì)上是一個(gè)數(shù)據(jù)集合，包含了各種用途的數(shù)據(jù)。這使得我們能夠共享這些數(shù)據(jù)，以教育公眾，促使公眾參與。這種公眾參與是解決氣候變化和改善環(huán)境的關(guān)鍵。南洋理工大學(xué)作為一個(gè)充滿雄心的校園，致力于在2020年成為世界上最環(huán)保護(hù)的校園，已經(jīng)在新加坡的250公頃生態(tài)旗艦校園中部署了IES的ICL技術(shù)。

在這個(gè)過程中，IES首先創(chuàng)建了整個(gè)校園的總體規(guī)劃模型，對(duì)能源消耗進(jìn)行了準(zhǔn)確至91%的模擬。這個(gè)模型被用作高層次分析的基準(zhǔn)，用于多項(xiàng)能源減少技術(shù)的試驗(yàn)。南洋理工大學(xué)的做法值得注意，他們首先制定了一個(gè)高層次的總體規(guī)劃，針對(duì)低懸果實(shí)進(jìn)行改進(jìn)。例如，他們通過調(diào)整溫度設(shè)定，從而節(jié)省了大約10%到15%的能源消耗。這個(gè)過程通過數(shù)字孿生技術(shù)的模擬實(shí)現(xiàn)，使得他們能夠在不影響實(shí)際建筑物的情況下分析、測(cè)試和模擬各種能源調(diào)整方案。

整體來看，ICL技術(shù)的應(yīng)用揭示了能源消耗潛在降低30%的可能性，相當(dāng)于超過475萬新加坡元的潛在節(jié)省。除了在大型校園項(xiàng)目中的應(yīng)用，IES的數(shù)字孿生技術(shù)也被應(yīng)用于住宅計(jì)劃中。例如，在英國諾丁漢的Trent Basin社區(qū)，IES與諾丁漢大學(xué)的專家合作，創(chuàng)建了一個(gè)交互式平臺(tái)，使社區(qū)居民能夠?qū)崟r(shí)可視化能源數(shù)據(jù)。Trent Basin位于特倫特河畔的諾丁漢市，曾經(jīng)是一個(gè)工業(yè)區(qū)，如今正在轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍芎淖≌瑓^(qū)。在這里，居民可以在線與平臺(tái)互動(dòng)，或者在社區(qū)中心的大型觸摸屏上移動(dòng)，觀察能源產(chǎn)生和使用的情況。這個(gè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)目的在于讓居民能夠與能源數(shù)據(jù)互動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)行為變革。這個(gè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)是包容和自我解釋的，這意味著即使是兒童和行動(dòng)不便的人也能夠使用。它能夠以3D模型的形式展示能源數(shù)據(jù)，這對(duì)于那些不熟悉建筑領(lǐng)域的人來說尤其有幫助。而對(duì)于那些生活在這樣一個(gè)通過太陽能等可再生能源自給自足的社區(qū)中的人來說，他們更能夠深刻地理解能源管理的重要性，從而更積極地參與到環(huán)保中。

總的來說，數(shù)字孿生技術(shù)在應(yīng)對(duì)當(dāng)下緊急的氣候危機(jī)方面具有巨大的潛力。例如，如果我們將這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于不同社區(qū)的建筑物中，甚至在全球范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)制，我們就有望在全球范圍內(nèi)顯著降低碳排放。而且，這種技術(shù)的廣泛采用還將推動(dòng)行為變革，不僅影響現(xiàn)在的人口，還將影響未來的一代，使他們能夠長期關(guān)注和保護(hù)我們的星球。盡管我們當(dāng)前面臨極端的氣候緊急情況，但建筑業(yè)具有巨大的潛力，可以在扭轉(zhuǎn)局勢(shì)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。通過技術(shù)的支持，我們可以開發(fā)出更可持續(xù)的建筑環(huán)境，從而幫助我們的星球恢復(fù)和繁榮。通過數(shù)字孿生技術(shù)等創(chuàng)新，我們可以更好地了解建筑物的性能，并在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。如果您希望獲取更多關(guān)于建筑領(lǐng)域的信息，請(qǐng)訂閱我們的頻道。