Digital Twin of a City: Concept Overview

Иванов Сергей Александрович, к.ф.-м.н., доцент, кафедра системного программирования, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (Челябинск, Российская Федерация) Никольская Ксения Юрьевна, ст. преподаватель, кафедра системного программирования, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (Челябинск, Российская Федерация) Радченко Глеб Игоревич, к.ф.-м.н., доцент, директор Высшей школы электроники и компьютерных наук, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (Челябинск, Российская Федерация). Соколинский Леонид Борисович, д.ф.-м.н., профессор, проректор по информатизации, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (Челябинск, Российская Федерация) Цымблер Михаил Леонидович, д.ф.-м.н., доцент, начальник отдела интеллектуального анализа данных и виртуализации Лаборатории суперкомпьютерного моделирования, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет) (Челябинск, Российская Федерация) S.A. Ivanov, K.Yu. Nikolskaya, G.I. Radchenko, L.B. Sokolinsky, M.L. Zymbler South Ural State University (pr. Lenina 76, Chelyabinsk, 454080 Russia) E-mail: saivanov@susu.ru, nikolskaiaki@susu.ru, gleb.radchenko@susu.ru, leonid.sokolinsky@susu.ru, mzym@susu.ru В данной статье представлена концепция построения цифрового двойника города. Городское хозяйство представляет собой сложную многовекторную систему, создание единого цифрового двойника которой в настоящее время является трудно решаемой задачей. Авторами предлагается эволюционный подход к решению этой задачи, в соответствии с которым на единой программно-аппаратной платформе последовательно строятся цифровые двойники отдельных элементов городской среды. Эти цифровые двойники связываются в единую кооперативную систему, позволяющую одним цифровым двойникам использовать данные, производимые другими цифровыми двойниками. В статье дается определение и архитектура такой системы. Описываются классы моделей, которые могут использоваться для создания цифровых двойников. Особое внимание уделяется нейросетевым моделям и моделям для анализа данных. Рассматривается информационная инфраструктура цифрового двойника города, включающая в себя сенсорные сети, механизмы очистки данных и туманные вычисления. The urban economy is a complex multi-vector system. Creating a single digital twin of such a system is now a difficult task to solve. This article presents the concept of a digital twin of a city. The authors propose an evolu tionary approach to this problem, according to which digital twins of individual elements of the urban environment are consistently built on a single hardware and software platform. These digital twins are linked in a single cooperative system that allows one digital twin to use data produced by other digital twins. The article gives the definition and architecture of such a system. It describes the classes of models that can be used to create digital twins. Special attention is paid to neural network models and models for data analysis. The information infrastructure of the digital twin of a city, including sensory networks, data cleansing mechanisms and nebulous calculations, is considered.