Lời nói đầu.

Công nghệ Bản sao kỹ thuật số - Digital Twin (DT) đã được biết đến và tồn tại ít nhất 50 năm dưới hình thức này hay hình thức khác. Tuy nhiên nó đã trở thành một chủ đề nóng trong những năm gần đây khi bắt đầu trở thành như một công cụ mô phỏng hữu ích khi được các cơ quan hành chính công, các bác sĩ y tế… sử dụng. Trong các đô thị thông minh, Bản sao kỹ thuật số đang bắt đầu có được lực kéo, được thúc đẩy bởi sự phát triển của cơ sở hạ tầng Internet vạn vật (IoT) và trung tâm dữ liệu, cũng như những tiến bộ trong mô hình 3-D, Trí tuệ nhân tạo (AI) và kỹ thuật trực quan hóa đã tạo ra điểm nhấn, nền tảng phát triển cho công nghệ này bước sang một giai đoạn mới.

Bản sao kỹ thuật số đô thị đại diện cho một công nghệ mới nổi trong lĩnh vực chuyển đổi số, mở ra một con đường đầy hứa hẹn để thúc đẩy phát triển đô thị bền  vững bằng cách phản ánh môi trường vật lý và động lực đô thị phức tạp. Công nghệ như vậy cho phép các nhà quy hoạch đô thị dự đoán và phân tích tác động của các kịch bản đô thị khác nhau, giải quyết ưu tiên toàn cầu cho môi trường đô thị bền vững. Có thể nói, cho đến nay, Bản sao kỹ thuật số được coi là xu hướng chiến lược với tiềm năng sâu rộng đặc biệt trong bối cảnh phát triển thành phố thông minh đang được xem như là một thách thức phức tạp và đa chiều. Nó có thể được sử dụng như một công cụ để lập kế hoạch, quản lý và đẩy nhanh quá trình phát triển đô thị thông minh thông qua phân tích, mô phỏng và dự đoán các kịch bản đa dạng, các nhà hoạch định chính sách và các bên liên quan có thể đưa ra quyết định sáng suốt hơn về phát triển thành phố thông minh.  

Trong phần bài viết này được dựa trên tham khảo, lược dịch một số tài liệu quốc tế, bài viết tập trung xem xét cả lợi ích và hạn chế của công nghệ Bản sao kỹ thuật số đối với phát triển đô thị thông minh, đồng thời xem xét một số lĩnh vực cụ thể mà công nghệ này có thể hỗ trợ hiệu quả cũng như hạn chế đối với phát triển, xây dựng đô thị thông minh.

Thách thức trong triển khai phát triển, xây dựng đô thị thông minh

Có thể nói, quá trình xây dựng và phát triển đô thị thông minh trên thế giới bắt đầu phát triển mạnh mẽ từ những năm 2015 của thập kỷ trước. Việt Nam cũng không đứng ngoài xu hướng đó. Từ năm 2018, Thủ tướng Chính phủ Việt Nam đã ban hành Quyết định 950 Phê duyệt Đề án phát triển đô thị thông minh bền vững Việt Nam giai đoạn 2018 - 2025 và định hướng đến năm 2030 vào ngày 01/8/2018.

Trải qua quá trình xây dựng và phát triển, cho đến nay những thách thức trở thành rào cản then chốt cho quá trình xây dựng và phát triển đô thị thông minh trên thế giới được xác định rõ, bao gồm: Chi phí thiết kế và vận hành; Các vấn đề liên quan công nghệ như thu thập và phân tích dữ liệu, bảo mật thông tin và tính bền vững. Ngoài ra, nhu cầu tham gia của các bên liên quan, đặc biệt là sự tham gia của người dân.

Đối với Việt Nam, những thách thức này được đề cập bao gồm:

Thiếu khung pháp lý và chính sách: Việc phát triển thành phố thông minh là lĩnh vực mới mẻ, nên thiếu các văn bản pháp luật, cơ chế chính sách đồng bộ và rõ ràng để định hướng và hỗ trợ triển khai.

Hạn chế về nguồn lực: Vốn đầu tư - Xây dựng đô thị thông minh đòi hỏi nguồn vốn rất lớn, đa dạng trong khi chủ yếu các địa phương vẫn chủ yếu trông chờ vào ngân sách. Việc huy động nguồn lực bên ngoài còn gặp nhiều khó khăn đến từ cơ sở pháp lý...

Dữ liệu: Việc thiếu các cơ sở dữ liệu đô thị dùng chung, liên thông và chia sẻ giữa các bộ, ngành là rào cản lớn. Điển hình là các Trung tâm điều hành, giám sát một số địa phương hoạt động kém hiệu quả.

Nguồn nhân lực: Nguồn nhân lực vận hành hiện nay đang tận dụng từ nguồn nhân lực tại chỗ. Thiếu nguồn nhân lực chất lượng cao, có kỹ năng số để vận hành và phát triển các hệ thống phức tạp của đô thị thông minh.

Tính rời rạc, thiếu kết nối: Quá trình triển khai thường mang tính cục bộ, thiếu sự liên kết, chia sẻ giữa các địa phương và các nhà cung cấp giải pháp, dẫn đến các hệ thống hoạt động độc lập, không tạo ra một “đô thị thông minh” tổng thể.

Nhận thức và tư duy: Vấn đề lớn nhất là thiếu quyết tâm từ người đứng đâu và nhận thức về xu hướng phát triển, dẫn đến các giải pháp công nghệ chưa được tích hợp ngay từ khâu quy hoạch, mà chỉ là các ứng dụng riêng lẻ.

Thiếu đổi mới quản trị: Mô hình quản trị đô thị truyền thống chưa đáp ứng được yêu cầu của việc ứng dụng dữ liệu và công nghệ trong điều hành, giám sát thành phố.

Tác động Bản sao kỹ thuật số đối với xây dựng đô thị thông minh

Công nghệ Bản sao kỹ thuật số trong đô thị cho phép tích hợp nhiều thông tin đa dạng vào thực tế ảo, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trực quan hóa, ngoài ra nó cũng cho phép kết nối các công nghệ của đô thị thông minh. Giai đoạn thứ tư của Mô hình trưởng thành CITYSTEPS, có thể thể hiện trực quan các kết quả chính sách tiềm năng. Ở giai đoạn thứ năm của Mô hình trưởng thành, dữ liệu được thu thập bằng công nghệ IoT có thể được tổng hợp thành một mô hình và trực quan hóa dưới dạng bản sao số và đồng thời trực quan hóa các tác động của chính sách, điều này giúp quá trình ra quyết định được thể hiện một cách minh bạch hơn, giúp người dân dễ tiếp cận hơn.

Công nghệ Bản sao kỹ thuật số có thể xóa bỏ một số rào cản chính đối với sự phát triển đô thị thông minh như sau đây:

- Thiếu sự tin tương giữa người dân và chính phủ được xuất phát từ nguyên nhân như: Thiếu một hệ thống giao tiếp và kỹ năng số là trở ngại cho sự phát triển thành phố thông minh, ngoài ra còn liên quan đến vấn đề riêng tư và bảo mật. Công nghệ này tạo điều kiện thuận lợi cho sự tham gia người dân ở mọi giai đoạn của mô hình trưởng thành CITYSTEPS.

Tại giai đoạn 1 cho phép người dân đóng góp ý kiến vào kế hoạch; Giai đoạn 2 và 3 thông qua mô hình Bản sao kỹ thuật số cho phép người dân đóng góp sáng kiến, dữ liệu; Giai đoạn 4 người dân được cung cấp phản hồi về kết quả chính sách được trực quan hóa. Quan trọng hơn, việc ra quyết định sẽ trở nên minh bạch hơn đối với người dân thông qua mô phỏng tác động dự kiến của việc thực hiện chính sách. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có nghiên cứu cụ thể liệu đây có thể là phương tiện khôi phục lòng tin hay không?

- Tăng cường sự tham gia giữa hai khu vực công – tư. Sự tương tác kém giữa hai khu vực công và tư có thể tác động tiêu cực đến các dự án phát triển đô thị  thông minh thường xuất phát từ thiếu các quy định và cơ chế khuyến khích. Đây chính cũng là một thách thức đối với công nghệ Bản sao kỹ thuật số đô thị. Mặt khác, việc phát triển chiến lược sử dụng mô hình công nghệ này giúp thúc đẩy thảo luận/hợp tác giữa khu vực công và tư, bao gồm cả người dân. Giai đoạn thứ tư của Mô hình trưởng thành CITYSTEPS cho phép đánh giá tác động bằng hình ảnh trực quan, có thể khuyến khích khu vực tư nhân tham gia nhiều hơn đối với xây dựng thành phố thông minh.

- Thiếu một mô hình hệ thống thông tin tổng thể để đảm bảo khả năng chia sẻ, kết nối, tích hợp và sử dụng thông tin một cách hiệu quả, đảm bảo khả năng hiển thị toàn diện trong quản lý cơ sở hạ tầng và dịch vụ của đô thị thông minh. Ở giai đoạn thứ năm của Mô hình trưởng thành CITYSTEPS cho phép dữ liệu được thu thập bằng công nghệ IoT có thể được tổng hợp thành một mô hình và được mô phỏng trực quan hóa dưới dạng một bản sao kỹ thuật số.

- Thiếu các tiêu chuẩn hóa giữa các chỉ số, thông tin, dữ liệu trong môi trường đô thị thông minh như công nghệ thông minh, an ninh, quyền riêng tư, chất lượng cuộc sống, tính bền vững của môi trường, cơ sở hạ tầng vật chất, mạng di động… đã nổi lên như một trong những trở ngại quan trọng trong bối cảnh đối với sự phát triển đô thị thông minh. Mô hình tích hợp của Công nghệ Bản sao kỹ thuật số có thể cung cấp khả năng tích hợp và sử dụng các tập dữ liệu cụ thể ở nhiều định dạng và tiêu chuẩn khác nhau. Ở Giai đoạn 5 Mô hình trưởng thành CITYSTEPS thì việc chuẩn hóa có thể đạt được một phần khi thông tin từ nhiều lĩnh vực khác nhau được tạo theo các tiêu chí khác nhau có thể được tích hợp vào một mô hình duy nhất.

- Các vấn đề liên quan đến tính công khai của dữ liệu. Dữ liệu mở và khả năng tiếp cận của nó là những vấn đề trong các đô thị thông minh và chúng có thể cản trở cách thức cung cấp các dịch vụ thông minh cho cư dân và doanh nghiệp của đô thị đó. Điều này thường liên quan đến quyền riêng tư và bảo mật. Tính cởi mở và quyền riêng tư được coi như là những vấn đề thiết yếu ở mọi giai đoạn của mô hình Trưởng thành CITYSTEPS được coi là chìa khóa có thể để tăng cường khả năng tiếp cận dữ liệu mở của thành phố.

- Thiếu sự phối hợp lợi ích giữa các bên liên quan (khái niệm, tầm nhìn, mục tiêu, kế hoạch,...) làm hạn chế tính minh bạch và các ranh giới trách nhiệm chính trị không rõ ràng trong việc cung cấp hầu hết các dịch vụ có thể là mối quan ngại đối với phát triển đô thị thông minh. Điều này làm tăng nguy cơ cô lập đối với chính những người mà công nghệ đô thị thông minh cần hướng đến và phục vụ.

- Thiếu các luật, quy định hoặc chỉ thị phù hợp cho việc phát triển các thành phố thông minh. Các quy định liên quan mang tính pháp lý đòi hỏi phải được xem xét, ban hành và đồng bộ nhiều cấp độ thức hiện khác nhau từ cấp Quốc gia, Chính phủ cho đến địa phương. Tương tự các chuẩn mực, chính sách và chỉ đạo quản lý đối với Bản sao kỹ thuật số đô thị là chưa đủ.

Hiện nay, việc áp dụng Công nghệ Bản sao kỹ thuật số cho khu vực đô thị tại Việt Nam vẫn đang ở giai đoạn nghiên cứu và áp dụng thí điểm ban đầu, chủ yếu tập trung vào các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), một số vấn đề đang được đề cập như:

Xây dựng kho dữ liệu dùng chung và hệ sinh thái mở với tiêu chuẩn rõ ràng, tích hợp dữ liệu từ nhiều nguồn như cảm biến IoT và hệ thống quản lý đô thị. (Đề án “Xây dựng TP.HCM trở thành đô thị thông minh giai đoạn 2017-2020, tầm nhìn đến năm 2025” nhấn mạnh việc sử dụng Cặp song sinh số để tạo nền tảng dữ liệu chung, giúp giảm “ốc đảo dữ liệu” và hỗ trợ quyết định dựa trên dữ liệu đồng nhất…) 

Quản lý tài nguyên bền vững, Quy hoạch đô thị và thích ứng tương lai để thúc đẩy đô thị xanh, giảm phát thải carbon. Công nghệ này được áp dụng thí điểm cho khu vực trung tâm TP.HCM, thông qua mô phỏng tác động quy hoạch, môi trường giúp rút ngắn thời gian triển khai dự án từ 18-24 tháng xuống 3-6 tháng.

…………………..

Lời kết

Tóm lại, Bản sao kỹ thuật số số đô thị có mối quan hệ chặt chẽ với quá trình phát triên, xây dựng đô thị thông minh. Đặc biệt, công nghệ này đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng niềm tin, liên quan đến trách nhiệm giải trình và tính minh bạch. Phương pháp tiếp cận từ Bản sao kỹ thuật số đô thị đối với các thách thức của đô thị thông minh sẽ mở ra những tiềm năng giải quyết, thúc đẩy hiệu quả sự tham gia của các bên liên quan thông qua trực quan hóa các các mô hình ra quyết định, đánh giá tác động và hình ảnh hóa kỹ thuật số. Tuy nhiên, ở khía cạnh khác “mô hình ảo của một môi trường đô thị - thúc đẩy tiềm năng phát triển đô thị  thông minh” vẫn chưa được nghiên cứu đánh giá đầy đủ.

Bên cạnh đó, lĩnh vực trong hợp tác công - tư vẫn còn những thách thức, chẳng hạn như việc tổ chức các mối quan hệ với các bên liên quan, hợp tác xây dựng quy định, luật lệ... Ngoài ra, các vấn đề về tính công khai của dữ liệu đặc biệt việc quy định về việc công bố dữ liệu và khả năng tiếp cận dữ liệu cũng là một thách thức chung của phát triển xây dựng đô thị thông minh và trong Cặp song sinh kỹ thuật số đô thị.

Người thực hiện

Lê Việt Hưng

Phòng Dịch vụ số - Cục Chuyển đổi số quốc gia

Tài liệu tham khảo

1. https://www.digitalurbantwins.com/digitaltwins

2. https://ual.sg/post/2024/10/21/new-paper-a-perception-powered-urban-digital-twin-to-support-human-centered-urban-planning-and-sustainable-city-development

3. https://rdg.digital/transforming-city-life-the-impact-of-digital-twins-on-public-services-and-citizen-engagement

4. https://www.hcmcpv.org.vn/tin-chuyen-de/xay-dung-thanh-pho-ho-chi-minh-tro-thanh-do-thi-thong-minh-1470985892

5. https://vietcad.com/tin-tuc-su-kien/xay-dung-thanh-pho-thong-minh-voi-digital-twin-1301.html