Lorsque vous essayez d'améliorer, d'affiner et de rechercher plus d'efficacité dans les mesures de gestion des catastrophes, prédire plus précisément l'étendue des dommages aux catastrophes et la communication des évaluations de manière cohérente deviennent des éléments cruciaux pour la tâche. C'est pourquoi il y a de grands espoirs pour le rôle de la science informatique, en particulier des simulations et des technologies de l'information dans cette entreprise.
Le professeur Oishi Satoru, spécialisé dans la recherche sur les infrastructures sociales et l'hydroengineering au Centre de recherche pour la sécurité et la sécurité urbaines, vise à aider la société à changer et à améliorer la résilience des catastrophes en construisant des jumeaux numériques. Nous lui avons demandé ce que nous pouvons anticiper de l'utilisation de la technologie du jumeau numérique et comment elle peut contribuer aux mesures de catastrophe.
Comment les technologies de l'information sont-elles utilisées pour rendre les villes plus sûres?
Le «Programme de promotion de l'innovation stratégique (SIP)», qui est dirigé par le Conseil du Cabinet Office pour la science, la technologie et l'innovation, présente des problèmes clés pour résoudre les problèmes sociétaux et maintenir la compétitivité économique et industrielle au Japon, et l'une d'entre elles est de construire un réseau de prévention de catastrophe intelligente. Cette question a adopté cinq programmes, dont l'un est de permettre aux organisations impliquées dans la réponse aux catastrophes de partager et de tirer parti des informations de manière inter-organisationnelle.
Depuis la première phase de la SIP (2014-2018), ce programme vise à construire un système afin que le cabinet, les forces d'autodéfense, les incendies et les catastrophes de la gestion, le ministère des terres, les infrastructures, les transports et le tourisme, et d'autres puissent partager des informations que les premiers efforts de récupération dans leurs organisations ont immédiatement après une catastrophe et permettre des opérations de recherche et de résistance rapide ainsi que des efforts de récupération précoces. Des parties de ce système ont récemment été mises en service, vous pouvez donc dire que nous ne venons que de commencer à utiliser les technologies de l'information en gestion des catastrophes.
Internet était encore à ses débuts lorsque le grand tremblement de terre de Hanshin-Awaji a frappé en 1995.
Au moment du grand tremblement de terre de Hanshin-Awaji, il a fallu plus d'une demi-journée aux informations sur le terrain pour atteindre le bureau du Premier ministre, et cela a par la suite retardé les décisions nécessaires aux efforts de récupération. J'étais au Kyoto University Disaster Prevention Research Institute étudiant des catastrophes liées à l'eau quand tout s'est produit, et regarder toute la situation s'est déroulée me faisait réaliser que l'incapacité d'évaluer rapidement les situations globales et de délivrer systématiquement des commandes en fonction de ces informations pourrait entraîner la perte de vies qui pourraient être sauvées. C'est devenu le point de départ de mes recherches.
Dans le secteur des barrages, une opposition croissante au milieu des années 90 rendait difficile la construction de nouveaux barrages, et donc le groupe de recherche auquel je appartenais a présenté un moyen de contrôler les inondations en utilisant les barrages existants. L'idée était de réduire les niveaux d'eau des réservoirs avant qu'il ne pleuvait, en fonction des informations sur les prévisions météorologiques, afin qu'ils puissent stocker les précipitations excédentaires. À l'époque, les restrictions basées sur la «River Act» ont empêché les opérateurs de barrages d'ajuster les niveaux d'eau en fonction des prévisions météorologiques, et la communauté universitaire a également été très critique envers notre proposition. Mais plus tard, l'idée est en fait devenue la politique du gouvernement pour la gestion du bassin fluvial et le contrôle des inondations.
Cette évolution m'a convaincu que notre approche d'essayer de comprendre la situation globale afin de maximiser les efforts pour résoudre le problème serait finalement apprécié un jour, et c'est pourquoi j'ai élargi mon champ de recherche pour inclure non seulement des catastrophes impliquant des barrages et des rivières, mais aussi des tremblements de terre, des tsunamis et des sources de tempêtes depuis leur arrivée à l'Université Kobe.
Parlez-nous de la technologie Twin numérique sur laquelle vous travaillez actuellement dans la gestion des catastrophes.
La technologie numérique Twin est un moyen pour nous de reproduire les bâtiments du monde réel et les fonctionnalités terrestres dans un espace numérique afin que nous puissions effectuer diverses simulations et préparer des catastrophes. En particulier, notre objectif est d'améliorer notre capacité à répondre à des catastrophes naturelles plus grandes, plus complexes et diversifiées.
Pour être précis, nous examinons les informations publiques pour plus de détails concernant la structure d'un bâtiment ou la résistance aux tremblements de terre, ainsi que le volume du trafic à l'heure et la population de jour et de nuit; Et toutes ces données sont stockées dans le cloud. Ensuite, selon ce que vous voulez savoir, comme le type de dommages à attendre en cas de tremblement de terre, de tsunami ou de surtension de tempête, les informations nécessaires sont automatiquement sélectionnées parmi l'énorme quantité de données cloud, des calculs sont effectués et des résultats sont produits pour simuler les dommages sur le jumeau numérique.
Auparavant, si vous vouliez un certain résultat, vous deviez collecter vous-même les informations nécessaires et créer un programme pour produire les résultats du calcul. Mais avec les jumeaux numériques, il existe un programme intégré qui sélectionne automatiquement les informations nécessaires au calcul. Même avec la saisie des données, qui était effectuée manuellement, la technologie a permis d'extraire automatiquement les données nécessaires des informations imprimées, ce qui rend le processus beaucoup plus efficace.
Quel type de résultats peut être dérivé des calculs?
En entrant des données d'accélération sismique, il est possible de montrer combien de bâtiments s'effondrera dans une ville sur une carte. Nous pouvons également visualiser l'impact d'un tsunami en termes de zones et d'étendue des inondations avec des informations tridimensionnelles, ou voir comment divers scénarios de précipitations pourraient provoquer des inondations dans les zones et de la quantité en détail. Il est également possible d'apprendre combien de personnes seront bloquées dans des domaines spécifiques lorsqu'une catastrophe se produit.
Disons qu'il y a de fortes précipitations. Nous serions en mesure de voir comment certaines zones seront complètement submergées, tandis que d'autres subissent moins de dégâts. Nous pouvons également apprendre que l'eau ne s'écoule pas simplement des zones en amont aux zones en aval du bassin de la rivière car les remblais, les voies ferrées et d'autres structures peuvent changer la direction de l'écoulement. Une caractéristique de la technologie de jumeaux numériques est que nous pouvons produire des résultats objectifs selon les lois de la physique, sans être distraits par d'autres aspects.
Quel est l'objectif ultime d'utiliser la technologie du jumeau numérique?
Au cours de l'exercice 2023, nos recherches ont été sélectionnées pour un programme de l'initiative SIP pour construire un réseau de prévention des catastrophes intelligents, et l'objectif ultime est d'aider la société à changer et à améliorer la résilience des catastrophes. En d'autres termes, nous espérons fournir du matériel qui peut aider les gens à déterminer les mesures qu'ils devraient prendre pour minimiser les dommages potentiels avant qu'une catastrophe ne se produise et – en supposant que nous pouvons évaluer l'étendue complète d'une catastrophe six heures après cela – aider à décider comment allouer des personnes, de l'argent ou des marchandises afin que les efforts de récupération puissent se dérouler le plus rapidement possible.
À cette fin, nous travaillons pour fournir trois sorties. Le premier est la carte des risques probabilistes. Si nous pouvons calculer la probabilité que les bâtiments s'effondrent dans différents types de tremblements de terre, ou les zones submergées dans différents scénarios de précipitations, nous pourrions considérer des mesures plus rentables pour les zones très sujettes aux catastrophes. Ceci est désormais plus ou moins disponible pour les tremblements de terre, les tsunamis et les ondes de tempête.
Le second est la carte dynamique des risques, qui peut simuler les voies d'évacuation avec des avatars. Disons que la ville que vous vivez dans des expériences de pluie torrentielle. La carte dynamique des risques peut montrer les inondations attendues pour chaque route de cette zone et pour chaque quantité de précipitations à l'avance. Vous pouvez également utiliser l'avatar à l'écran pour vraiment voir quel chemin vous devez choisir lorsque vous essayez d'évacuer. L'avatar peut être défini en tant qu'enfant ou en tant que personne âgée, vous pouvez donc voir combien de temps chacun prendrait pour évacuer.
Le troisième est la carte multi-collaborable, qui simule plusieurs catastrophes. Par exemple, les tremblements de terre peuvent endommager les parois maritimes. Au moment du grand tremblement de terre de Hanshin-Awaji, ils ont réussi à répandre les parois maritimes endommagées avant la prochaine vague de tempête. Mais on estime qu'un événement massif sur l'échelle du tremblement de terre de Nankai Trough entraînerait des dommages plus répandus, ce qui rend la restauration temporaire difficile. C'est pourquoi nous essayons de permettre de calculer les murs maritimes affectés, l'étendue des dommages et le nombre de jours nécessaires aux réparations qui leur permettraient de résister à la tempête à nouveau grâce à l'utilisation de jumeaux numériques.
Quels défis sont confrontés à votre recherche à l'avenir?
Si nous devions divulguer les données de simulation brutes générées par les jumeaux numériques au public, cela pourrait provoquer le chaos car les gens prendraient conscience des réalités entourant leurs maisons. Ou, si les municipalités ont commencé à hiérarchiser certaines zones pour mettre en œuvre des mesures rentables, il y aura certainement des réactions à partir des résidents des zones qui sont laissées pour compte. Je crois donc que l'un des thèmes importants à l'avenir est de trouver un moyen de transmettre des informations qui seraient acceptables pour le public.
Nous voulons permettre à chacun de partager les résultats de la simulation du Twin numérique, de sorte que lorsque les leaders municipaux présentent des plans de gestion des catastrophes, tout le monde peut participer à une discussion ouverte basée sur les mêmes ensembles d'informations. Nous appelons cela la démocratisation des mesures de gestion des catastrophes.
L'université de Kobe a un cadre appelé «Research Alliance for Multidisciplinary Integration for Resilience and Innovation», où cinq disciplines, y compris les sciences humaines et sociales, les sciences naturelles et de la santé et les études de résilience urbaine, travaillent ensemble pour créer une grande conception pour des espaces et des environnements de vie sûrs et sécurisés. Je dirais que cette initiative a été possible parce que l'Université de Kobe est un endroit où les membres de différentes disciplines peuvent aller et venir et se voir. Nous espérons profiter de cet environnement et engager de nouvelles discussions sur la façon dont nous devons aborder le public et d'autres questions importantes.
