W walce z kryzysem potrzebujemy nowych technologii. Cyfrowy bliźniak stanie w naszej obronie

Współczesne wyzwania wymagają od państw, by wychodziły poza standardowe sposoby kryzysowego zarządzania. Nowoczesną technologią zyskującą popularność jest cyfrowy bliźniak, który pozwala tworzyć wirtualne symulacje „prawdziwego świata” w czasie rzeczywistym. Jak wykorzystują go poszczególne państwa? Co z tego wynika dla Polski?

Polski system ostrzegania kryzysowego nie spełnia swojej roli. Alerty RCB nie są w stanie sprostać współczesnym wyzwaniom – są nieprecyzyjne, nieraz zbyt częste, niekiedy niepotrzebne, a ich rola kończy się na informowaniu o zagrożeniu. Nie potrafią skutecznie pomóc osobie w niebezpieczeństwie sobie z nim poradzić.

Współczesne kryzysy – takie jak klęski żywiołowe, zagrożenia militarne i hybrydowe czy pandemie – rozwijają się w błyskawicznym tempie. Obejmują duże grupy ludzi i zakłócają funkcjonowanie społeczeństw, gospodarek oraz infrastruktury krytycznej, przez co wymagają szybszego, lepiej skoordynowanego i bardziej precyzyjnego reagowania. Niestety tradycyjne metody komunikacji kryzysowej zwykle nie spełniają tych wymagań.

Coraz większego znaczenia nabierają więc nowe technologie testowane na całym świecie, w tym na ogarniętej wojną Ukrainie. Jedną z nich, szczególnie przydatną w kontekście ostrzegania kryzysowego, jest cyfrowy bliźniak (digital twin).

Symulacja w czasie rzeczywistym

Cyfrowy bliźniak jest próbą odzwierciedlenia w cyfrowej rzeczywistości jakiegoś fragmentu naszego „prawdziwego świata”. Stanowi wirtualną symulację rzeczywistego obiektu, systemu lub procesu.

Model przedstawiony w cyfrowym bliźniaku na bieżąco pozyskuje dane z rzeczywistości, którą naśladuje. Pozwala ją monitorować, analizować jej działanie i przeprowadzać symulacje, by sprawdzić, jakie skutki mogą przynieść określone decyzje lub działania, zanim zostaną podjęte w świecie rzeczywistym.

Może to być na przykład cyfrowy model maszyny, który pozwala obserwować, jak zachowuje się ona przy różnym obciążeniu i wykrywać oznaki zbliżającej się awarii, albo model miasta pozwalający sprawdzić, jak zamknięcie konkretnej drogi wpłynie na ruch uliczny w danej dzielnicy.

Aby symulacja była precyzyjna, musi być tworzona na podstawie danych aktualizowanych w czasie rzeczywistym, które mogą być pozyskiwane z różnych sensorów, takich jak satelity czy drony.

Koncepcja cyfrowego bliźniaka nie jest zupełnie nowa, lecz wraz z rozwojem sztucznej inteligencji, pozwalającej niezwykle szybko przetwarzać i analizować dane pozyskiwane ze świata rzeczywistego, zyskuje ona szereg nowych zastosowań.

Dotychczas była obecna i rozwijana w różnych dziedzinach, od tworzenia wirtualnych kopii komponentów, platform i zakładów produkcyjnych w przemyśle, po cyfrowe modele organów człowieka w medycynie.

Od miejskiej sieci energetycznej po zużycie wody

Dziś coraz częściej państwa wykorzystują, rozwijają i testują technologię cyfrowego bliźniaka do odzwierciedlania stanu i zachowania obiektów fizycznych lub systemów, takich jak miasta, infrastruktura i całe ekosystemy. Skalę wykorzystywania cyfrowych bliźniaków przez poszczególne miasta na świecie zostały opisane już w 2024 r. w obszernym artykule agencji Reuters.

W Amsterdamie technologia ta pomaga identyfikować nieefektywności miejskiej sieci energetycznej i lepiej zarządzać dystrybucją energii, m.in. poprzez magazynowanie jej nadwyżek z odnawialnych źródeł. W Nowym Meksyku wykorzystano ją zaś do modelowania inteligentnej infrastruktury, która pozwoli znacząco ograniczyć emisję dwutlenku węgla.

Pretoria wykorzystuje wirtualne modele do lokalizowania składowisk odpadów, tworzenia symulacji dotyczących odpadów oraz optymalizacji tras zbiórki odpadów w celu zmniejszenia zużycia paliwa. Podobne rozwiązania zastosowano wcześniej w Kopenhadze do usprawniania miejskiego systemu utylizacji odpadów.

W Los Angeles cyfrowy bliźniak tworzony we współpracy miejskiego Departamentu Transportu z Open Mobility Foundation ma pomagać w analizowaniu ruchu oraz zarządzaniu miejskimi sieciami transportowymi. Z kolei w Houston w obliczu prognozowanego wzrostu zużycia wody i zwiększonemu ryzyku suszy wykorzystuje cyfrowego bliźniaka miejskiego systemu dystrybucji i przesyłu wody do identyfikowania miejsc, w których można ograniczyć zużycie wody.

Cyfrowe bliźniaki mogą również pomagać w przewidywaniu skutków naturalnych katastrof i postępujących zmian klimatu. Analizując gęstość zabudowy, rodzaj nawierzchni i obecność roślinności, mogą przewidywać, które części miasta będą szczególnie narażone na wysokie temperatury i powstawanie tzw. miejskich wysp ciepła.

W Palermo podobne narzędzia wykorzystuje się do monitorowania terenów zielonych dotkniętych suszą, a w Melbourne – w ramach największego projektu rewitalizacji miasta w Australii – do planowania zabudowy i przewidywania nasłonecznienia otwartych przestrzeni publicznych.

Z kolei w Lizbonie oprogramowanie do symulacji powodzi wykorzystano do określenia, gdzie należy zbudować tunele przechwytujące nadmiar wody, aby przekierować jej przepływ, zmniejszając ryzyko zalania w najbardziej narażonych obszarach.

Biuro ds. Sztucznej Inteligencji Komisji Europejskiej pracuje obecnie nad projektem „Cyfrowego bliźniaka na potrzeby odbudowy”, który, uruchomiony w ramach projektu pilotażowego w 2027 r., ma wspierać władze ukraińskie w całym cyklu powojennej odbudowy kraju.

Wirtualna replika ukraińskich miast w 3D, tworzona m. in. na podstawie zdjęć satelitarnych, materiałów filmowych z dronów i danych zebranych w Ukrainie, ma pozwolić na szybką ocenę i klasyfikację zniszczeń.

Wykorzystanie AI pozwoli stworzyć strategię odbudowy budynków mieszkalnych oraz oszacować koszty. W przyszłości ma pomóc również w odbudowie kolei, dróg, mostów czy systemu energetycznego.

Precyzyjne ostrzeganie

W pracy naukowej Transforming Crisis Response: How Digital Twins And Machine Learning Are Reshaping Media Communication In Global Emergencies z 2025 r. autorstwa Winner Olabiyi, Taiwo Muhammed, Yusuf Ibrahim, badacze przedstawili innowacyjne strategie zarządzania kryzysowego, które można wdrożyć z wykorzystaniem cyfrowych bliźniaków i uczenia maszynowego.

Obejmują one m.in. tworzenie aktualizowanych na bieżąco wizualizacji zagrożeń, automatyczne dostosowywanie komunikatów ostrzegawczych do sytuacji i lokalizacji odbiorcy czy tworzenie interaktywnych platform, za pomocą których obywatele mogliby dostarczać systemowi informacji o sytuacjach kryzysowych. Przykłady zza wschodniej granicy pokazują, że takie usprawnienia są w naszym zasięgu.

Na Ukrainie funkcjonuje aplikacja ePPO, dzięki której obywatele mogą powiadamiać obronę przeciwlotniczą o lecącym obiekcie, np. dronie. Użytkownik zgłasza systemowi niebezpieczeństwo poprzez wykonanie zdjęcia obiektu lub wybranie go w aplikacji.

Algorytm próbuje oszacować, jaki to obiekt, jak szybko oraz w jakim kierunku się przemieszcza. Następnie system określa przewidywaną trasę obiektu i osoby znajdujące się w potencjalnej strefie zagrożenia. To właśnie do nich, na podstawie geolokalizacji ich smartfonów, wysyłane jest ostrzeżenie.

W ten sposób ostrzegane są wyłącznie osoby znajdujące się na trasie drona czy rakiety, a więc te, których zagrożenie faktycznie dotyczy. Dzięki temu odbiorcy rzadziej bagatelizują komunikat, a możliwość przekazania precyzyjniejszych informacji – takich jak rodzaj obiektu czy przewidywany czas jego dolotu – znacznie zwiększa skuteczność ostrzeżenia.

Cyfrowe bliźniaki, dostarczając dokładnych danych w czasie rzeczywistym, pozwalają także na przedstawianie wiarygodnego i precyzyjnego obrazu sytuacji kryzysowej w czasie ewakuacji.

O sposobach wykorzystania tej technologii w zakresie zarządzania kryzysowego spytałem Bartosza Paszczę, eksperta Centrum Analiz Klubu Jagiellońskiego ds. cyfryzacji, który na co dzień pracuje w Creotech, największym polskim integratorze oraz producencie satelitów, systemów i podzespołów satelitarnych.

– Dzisiaj służby mogą wykorzystywać na przykład dane satelitarne do bardzo skrupulatnej obserwacji zmiany poziomu zbiorników wodnych, a nawet do śledzenia, które drogi są jeszcze przejezdne w czasie powodzi.

W ten sposób już dziś można precyzyjnie wskazać obywatelom, w których kierunkach mogą się ewakuować. Wymaga to jednak precyzyjnego komunikatu do grupy w konkretnym miejscu, nie alertu RCB wysłanego na terenie całego województwa – twierdzi ekspert.

– W Polsce już dziś realizowane są projekty mogące wesprzeć takiego cyfrowego bliźniaka. W samym Creotechu realizujemy misje budowy dla Polski konstelacji radarowych i optycznych satelitów, pracujemy nad satelitami do lokalizacji zakłócaczy sygnałów GPS, co jest problemem na przykład w Trójmieście na skutek rosyjskich działań. Inne firmy budują kolejne rozwiązania satelitarne czy tworzą naziemne systemy przetwarzające i integrujące dane – komentuje Bartosz Paszcza.

Jedna, spójna infrastruktura

Wykorzystywanie cyfrowych bliźniaków w zarządzaniu miastami i sytuacjami kryzysowymi wciąż jest na wczesnym etapie rozwoju. Coraz większa liczba dostępnych sensorów oraz dynamiczny rozwój AI sprawiają jednak, że możemy spodziewać się szybkiego rozszerzenia ich zastosowań, szczególnie w zarządzaniu kryzysowym i obronie cywilnej.

Świadczą o tym choćby takie projekty jak realizowany od 2022 r. w Wielkiej Brytanii projekt pod nazwą „Krajowy Program Bliźniaków Cyfrowych” (National Digital Twin Programme), którego celem jest zbadanie, w jaki sposób technologie i procesy związane z bliźniakami cyfrowymi mogą usprawnić reagowanie w sytuacjach kryzysowych oraz przyczynić się do zwiększenia odporności kluczowej infrastruktury.

Stworzenie systemu zarządzania kryzysowego opartego na modelu cyfrowego bliźniaka wymagałoby połączenia dostępnych narzędzi w jedną, spójną infrastrukturę zdolną do ich bieżącego zbierania, agregowania i analizowania danych. Z technologicznego punktu widzenia jest to już dzisiaj możliwe, o czym świadczą projekty realizowane na polskim rynku przez takie podmioty jak Creotech.

Jedną z największych przeszkód w rozwijaniu takich systemów mogą być kwestie prywatności i poufności, związane z koniecznością pozyskiwania i przetwarzania ogromnych ilości danych. Wraz z rozwojem takich systemów konieczne będzie stworzenie silnych mechanizmów kontroli tego, jakie dane, z jakich rejestrów publicznych i prywatnych oraz z prywatnych urządzeń są wykorzystywane i w jakim celu.