Ha meg akarod tudni, hogyan működik egy város, készítsd el digitális ikerpárját!

A Qubit a szabad és tájékozott magyar nyilvánosságért dolgozik. Segítsd a munkánkat!

Hova kerüljön méhlegelő vagy virágágyás a városban ahhoz, hogy a lehető legnagyobb pozitív környezeti hatást váltsa ki? Térkő helyett fa, bokor vagy vizes élőhely kerüljön a dísztérre, hogy csökkenjen a városokat fűtő hőszigethatás (urban heat island; az a jelenség, amikor a sűrűn beépített városi területek jobban felmelegszenek nyáron, mint a vidéki területek, a városi beton és aszfalt ugyanis napközben több napsugárzást nyel el, mint a növényzet). Hová tervezzünk városi kerteket, és mekkorákat? És mi lenne, ha mindezt egy videojátékszerű platformon úgy lehetne megtervezni, hogy a klímavédelmi hatásfok mellett a hosszú távú költségek is látszódjanak?

Ilyen dilemmákkal kerülnek szembe a klímabarát városok tervezői, és nekik hozta létre Pintér László, a CEU Környezettudományok és Környezetpolitika tanszékének professzora és csapata a Physi nevű vállalkozást. Ez egy olyan virtuális térbe helyezi át a tervezési folyamatot, ami teljesen leképezi az adott város természeti, épített és mikroklimatikus állapotait, majd ez a digitális ikerként funkcionáló, virtuális város szimulálja, hogyan változna meg ez a közeg egy új elem, például egy virágágyás vagy egy vizes élőhely hatására, és hogy mindez milyen költségekkel járna.

Város, természet, technológia

A várostervezés egyik legrégebbi kérdése, hogy mennyire engedjük be a természetet a sűrűn épített házak közé. Angliában már 1898-ban elindult Ebenezer Howard várostervező kertvárosmozgalma, amelyik a város és a vidék előnyeit igyekezett egyesíteni. Ennek amerikai változata, a City Beautiful mozgalom a harmonikusabb társas együttélést kívánta elősegíteni azzal, hogy visszacsempészi a szépséget és a pompát a városokba. 

A technológia fejlődésével a fák versus beton kérdése mellett megjelent az a dilemma, hogy miként kapcsolódik mindehhez a technológia. Az utóbbi két évtizedben például a globális városfejlesztési trendekben jól láthatóan megjelent a szenzorokon, algoritmusokon és gyakorlatilag állandó megfigyelésen alapuló okosváros koncepciója, amely szerint az összekapcsolt rendszerek hatékonyabbá tehetik a városi együttélést. Az okosközösségek koncepciója 2002-ben született meg, és inkább interneten összekapcsolódó, innovatív közösségeket értettünk alatta, később viszont az okosváros egyre inkább azt kezdte jelenteni, hogy szenzorokból, összekapcsolható eszközökből és algoritmusokból álló hálózatok mindenféle adatot gyűjtenek a városokról a hatékonyság jegyében. A közlekedési dugók csökkentésére, a parkolás megoldására, a világítás vagy a vízhasználat feleslegeinek visszanyesésére mind-mind világszerte születtek efféle projektek. 2019-ben a Stratégiai és Nemzetközi Tanulmányok Központja összesen 379 okosváros-projektet talált 61 országban. Ezeknek a szenzoralapú, összekötött rendszereknek a csúcsa a digitális iker.

És bár az adatalapú, kontrollált, technologizált okosváros az ellenzői szerint kiöli a városokból az urbánus káoszt – épp azt a spontán kavalkádot, ami olyan izgalmassá és vonzóvá teszi a legnagyobb metropoliszokat –, nem hagy teret az organikus fejlődésnek, és a nagy technológiai cégek adatkezelési gyakorlata sem jelent biztonságot a városlakóknak, azért a mérhetőség bugyraiból olyan kezdeményezések is előbukkannak, amelyek szerencsésen képesek vegyíteni a technológiát az organikussal, például a zöldítéssel. Ilyen a városok digitális leképezésének fenntarthatósági célokra való felhasználása.

Mire jó a digitális ikerváros?

Egy digitális ikerpár gyakorlatilag egy fizikailag létező tárgy vagy rendszer virtuális leképezése – olyan digitális lenyomat, ami ideális esetben tökéletesen imitálja az eredeti tárgy vagy rendszer tulajdonságait, így prímán alkalmas szimulációk lefuttatására. A digitális ikerváros tehát tulajdonképpen egy város, kerület vagy kisebb közösség valamilyen attribútumait igyekszik digitálisan másolni – például az infrastrukturális jellemzőket, a társas dinamikákat vagy a környezeti jellegzetességeket, amelyek lehetővé tehetik a politikusok, várostervezők és persze az egész közösség számára, hogy még az előtt szimulálják a városfejlesztési és területfejlesztési munkák hatását, hogy egy kapavágás is történne. Egy amerikai piackutató cég becslései szerint 2030-ig ezekkel a szimulációs szoftverekkel körülbelül 280 milliárd dollárt spórolhatnak az ebbe invesztáló városok, mint Szingapúr, Orlando, Las Vegas, Los Angeles, New York vagy Phoenix.

Ezek a digitális replikák a városokban elhelyezett szenzorokból gyűjtött óriási adathalmazokat használják, amelyeken szofisztikált algoritmusok és számítógépes modellek dolgoznak az igényekhez igazodva. Az Nvidia például Colorado állam tűzoltószolgálatával olyan digitális ikererdők kialakításán dolgozik, amelyek segítségével hatékonyabban megelőzhetővé válhatnak az erdőtüzek. A 2019-ben a világ legokosabb városává választott Szingapúr pedig létrehozta az eddigi legfejlettebb digitális replikát hozta létre, a Virtual Singapore modellt, ami nem egyszerű digitális térkép, hanem a beérkező adatok tükrében folyamatosan frissül, alkalmas különféle szcenáriók lefuttatására, és sokféle városfejlesztési célra használható. Szingapúr arra használta a szimulációs eszközt, hogy megállapítsa, hol kellene az infrastrukturális akadályokat lebontani ahhoz, hogy babakocsival és kerekesszékkel is könnyebbé válhasson a mozgás, és a városállam megépítette energetikai hálózatának digitális mását is, hogy hatékonyabban tarthassa karba az óriási rendszert.

Virtuális virágágyással a hősziget-hatás ellen

A zöldítési célokat szem előtt tartva nagyon hasonló dolgokkal foglalkozik a Physis. Az Európai Bizottság egyik Horizon 2020 kutatási programjából finanszírozott Naturvation kutatási projekt továbbgondolásaként egyrészt létrehozták az Urban Nature Atlast, a világ legnagyobb, fenntarthatósági projekteket összegyűjtő adatbázisát, ami több mint 1100 részletes, már létező zöldítési példát vonultat fel világszerte. Másrészt fejlesztettek egy olyan városfejlesztést segítő platformot, az Urban Nature Explorert, ami tökéletesen leképezi egy város adott szegletét, és kiszámolja, milyen költségekkel és környezeti hatásokkal jár, ha mondjuk parkot vagy tetőkertet telepítenek az adott kerületbe.

A szoftver kizárólag természetes infrastrukturális elemekkel dolgozik; a virágágyások, parkok és tetőkertek mellett vizes élőhelyeket, például városi tavakat tartalmaz. Ezeket aztán a felhasználó elhelyezheti a digitális térképen, ahol azonnal leolvashatja, hogyan változna a terület mikroklímája, és mennyibe kerül a beruházás. A platformot először Mannheimben mutatták be 2020-ban, a Fenntartható Városok Európai Konferenciáján, ahol a jelenlévők azt próbálhatták ki, hogyan lehetne a győri Dunakapu teret klímabarátabban átrendezni. Mi történik a hőszigethatással, ha virágágyásokat tesznek a gondosan letérkövezett placc bizonyos részeire? Mennyibe kerülne a városnak a zöldítés? 

A digitális ikervároson a városfejlesztők, az önkormányzatok és a helyi üzletek anélkül kísérletezhetnek, hogy bármiféle káros hatást fejtenének ki a környezetre vagy a közösségre. A Physi társalapítója úgy véli, hogy a jövőben akár a közösségi élettértervezés korai, előkészítő szakaszában is használhatnák a városok ezeket a szimulációs programokat, vizuális és játékos módon vonva be a városlakókat a tértervezésbe.

Sziszifuszi munka

Habár elsőre magától értetődőnek és megvalósíthatónak tűnhet egy digitális ikervárosrész megépítése, Pintér szerint a digitális környezet adott területre szabása a városrész komplexitásától és a nagyságától függően két-három hónapig is eltarthat. A fejlesztés legnehezebb része azonban nem az adatgyűjtés vagy az informatikai kivitelezés, hanem az, hogy a virtuális tervezőközeg ténylegesen a valóságot tükrözze. Ehhez az adott területek nagyon specifikus jellemzőit kell feltérképezni. Például ha egy városi közegben apróbb vizes élőhelyet szeretnénk kialakítani, ahhoz szükség van bizonyos topográfiai elemekre, például kell lennie víznek a közelben – és ezt a digitális ikerkerületnek is jeleznie kell. 

Pintér elmondta, hogy amikor ezeket az intelligens térképeket szerkesztik, az adott terület minden főbb, már létező struktúráját osztályozzák attól függően, hogy a digitális könyvtárukban megtalálható zöld infrastrukturális elemek hozzájuk passzinthatók-e. Ezt minden egyes elem esetén meg kell tenni, ami sok időt és energiát igényel. 

A különféle zöld elemek személyre szabása után a háttérben futó algoritmikus modelleket is az adott területhez kell igazítani. Ha a győri Dunakapu térre tetőkertet szeretnénk, akkor a platform először megmondja, hová lehetne tenni, majd azt, hogy milyen hatással lenne a térre. Ez a hatás azonban Bécs, Sanghaj, Melbourne és Győr esetében is kicsit más lenne, és ezt a programnak pontosan kell leképeznie – mondta Pintér.

A csapat jelenleg az uruguayi Montevideóban dolgozik, ahol a város egy központi terét beton vagy puszta föld borítja, viszont a helyi civilek és az önkormányzat szeretne zöldítésbe fogni. A Physi nekik hoz létre egy miniatűr digitális labort, ahol kifőzhetik, milyen zöld alternatívák léteznek Montevideó ezen részén.

Bár Pintér szerint a városokra még mindig inkább történelmi gyökerű, mérnöki-gazdasági rendszerekként tekintünk, elkezdtünk elmozdulni afelé, hogy élő szervezetként gondoljuk újra városainkat. A zöldítés ennek a jele: újra életet lehel a tervezett városnegyedek betondzsungeleibe, és bár sosem lesz belőlük amazóniai őserdő, a fák, a virágágyások és a tetőkertek hatással vannak a lakók mentális jólétére, esztétikai élményeikre és életminőségükre.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: