應(yīng)用需求方向
促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合，加快產(chǎn)業(yè)升級(jí)。當(dāng)前，以新一代信息技術(shù)為代表的新興技術(shù)突飛猛進(jìn)，加速推動(dòng)著經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域的發(fā)展變革。在推動(dòng)形成以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體、國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)相互促進(jìn)的新發(fā)展格局背景下，數(shù)字經(jīng)濟(jì)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、培育新市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)包容性增長(zhǎng)和可持續(xù)增長(zhǎng)等諸多方面，都發(fā)揮著重要作用。
我國(guó)經(jīng)濟(jì)已經(jīng)由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。我們正處在轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長(zhǎng)動(dòng)力的攻關(guān)期，這為數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展帶來(lái)了重大機(jī)遇。而數(shù)字孿生作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測(cè)、模擬仿真等方面的作用，助力推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合發(fā)展。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的轉(zhuǎn)型升級(jí)，不僅是技術(shù)問(wèn)題，也不僅是管理問(wèn)題；不只是商業(yè)交換問(wèn)題，也不僅是商業(yè)模式問(wèn)題，而是一種新的價(jià)值模式的問(wèn)題，是要重新定義一個(gè)價(jià)值體系和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。數(shù)字孿生系統(tǒng)和智能供應(yīng)鏈不是從技術(shù)層面，更多的是從為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，為企業(yè)轉(zhuǎn)型，為企業(yè)找到新的價(jià)值模式層面，發(fā)揮現(xiàn)實(shí)作用。
貫通工業(yè)生產(chǎn)信息孤島，釋放數(shù)據(jù)價(jià)值。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到高度自動(dòng)化與信息化階段，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量信息。但由于信息的多源異構(gòu)、異地分散特征易形成信息孤島，在工業(yè)生產(chǎn)中沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有價(jià)值。
而數(shù)字孿生為工業(yè)產(chǎn)生的物理對(duì)象創(chuàng)建了虛擬空間，并將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間中。工業(yè)人員通過(guò)在虛擬空間中模擬、分析、生產(chǎn)預(yù)測(cè)，能夠仿真復(fù)雜的制造工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，制造和智能服務(wù)等閉環(huán)優(yōu)化。數(shù)字孿生是未來(lái)數(shù)字化企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，例如可應(yīng)用于以下的常見(jiàn)工業(yè)領(lǐng)域：
1、工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)：工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，在沒(méi)有數(shù)字化幫助下，設(shè)計(jì)產(chǎn)品要經(jīng)歷很多次迭代，非常耗費(fèi)資源并影響交付工期。在高度集成化的工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)中，需要基于精準(zhǔn)的節(jié)拍對(duì)各設(shè)備、物料、質(zhì)檢、人工裝配等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)，以提升整體效率。
在傳統(tǒng)規(guī)劃過(guò)程只能依造人工模擬或者在真實(shí)產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行驗(yàn)證。因此工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，以及工業(yè)產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以在虛擬的三維數(shù)字孿生空間中進(jìn)行部件修改調(diào)整，產(chǎn)品尺寸裝配等，以及在虛擬產(chǎn)線(xiàn)中進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化、問(wèn)題診斷內(nèi)容，從而大幅降低產(chǎn)品驗(yàn)證工作和裝配可行性，大幅減少迭代過(guò)程中設(shè)備的制造工作量、工期及成本。
2、工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)：在當(dāng)前高度信息化和集成化的工業(yè)生產(chǎn)模式，生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)生意外故障時(shí)，很容易致使全產(chǎn)線(xiàn)停機(jī)停產(chǎn)，例如高度精細(xì)化的汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)，會(huì)造成每天數(shù)百萬(wàn)級(jí)的損失。對(duì)于一些特殊工藝生產(chǎn)線(xiàn)，比如高溫高壓下的化工生產(chǎn)線(xiàn)，甚至面臨嚴(yán)重的安全風(fēng)險(xiǎn)和衍生災(zāi)害。因此工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中需要基于大量數(shù)據(jù)，在虛擬數(shù)字空間中進(jìn)行例如設(shè)備診斷、化學(xué)類(lèi)生產(chǎn)過(guò)程的模擬，以及對(duì)當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)工藝下結(jié)果的仿真預(yù)測(cè)等，從而防止現(xiàn)場(chǎng)故障、生產(chǎn)異常產(chǎn)生出嚴(yán)重后果。
3、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)外部變化，實(shí)現(xiàn)資源能源優(yōu)化配置：目前，在數(shù)字孿生制造系統(tǒng)已經(jīng)成為了制造業(yè)的研究熱點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的資源能源優(yōu)化成為當(dāng)前的迫切需求。數(shù)字孿生制造系統(tǒng)與傳統(tǒng)制造系統(tǒng)相比，具有生產(chǎn)要素多樣、動(dòng)態(tài)生產(chǎn)路徑配置、人/機(jī)/物自主通訊、自組織和數(shù)據(jù)支撐的決策等特點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)資源能源優(yōu)化需要制造系統(tǒng)各部件具有自主智能并能通過(guò)群體協(xié)商尋求全系統(tǒng)穩(wěn)定配置參數(shù)并保持各自部件利益最大化，動(dòng)態(tài)決策系統(tǒng)還需要系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境變化及內(nèi)部故障進(jìn)行實(shí)時(shí)重分配與平衡。生產(chǎn)系統(tǒng)是根據(jù)內(nèi)部條件和外部環(huán)境的變化，對(duì)其內(nèi)部實(shí)行新的組合，從而使生產(chǎn)系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)和功能不斷創(chuàng)新的演進(jìn)過(guò)程。
在面對(duì)個(gè)性化定制生產(chǎn)中出現(xiàn)的生產(chǎn)要素多樣、資源配置復(fù)雜問(wèn)題，研究如何進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程中資源能源的組織行為和組織形態(tài)動(dòng)態(tài)變遷的有序化處理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源能源的優(yōu)化配置。
一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，在平衡狀態(tài)的條件下可以由無(wú)序到有序的方向發(fā)展，有序的組織通過(guò)一個(gè)“自組織”實(shí)現(xiàn)從低級(jí)到高級(jí)的發(fā)展，這其中需要能量消耗。也就是說(shuō)系統(tǒng)通過(guò)正反饋與外界交互物質(zhì)和能量達(dá)到有序狀態(tài)的不斷增加，當(dāng)超越某一臨界值時(shí)，便達(dá)到了更高一級(jí)的階段，這一階段就是耗散結(jié)構(gòu)。
延伸到生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，如圖所示，面對(duì)個(gè)性化生產(chǎn)，生產(chǎn)系統(tǒng)中的資源在不同訂單的輸入下是混沌狀態(tài)或者是無(wú)序狀態(tài)。通過(guò)耗散結(jié)構(gòu)理論，輸出的狀態(tài)是不同訂單具有不同的設(shè)備應(yīng)用以及設(shè)備之間的有序排列。
在數(shù)字孿生制造系統(tǒng)資源能源優(yōu)化中，系統(tǒng)的復(fù)雜性程度越大，制造過(guò)程的不確定性越大，制造系統(tǒng)的資源能源優(yōu)化困難程度增大。
數(shù)字孿生制造系統(tǒng)中資源能源利用耗散理論進(jìn)行優(yōu)化配置：首先將混亂無(wú)序的生產(chǎn)資源進(jìn)行機(jī)器間關(guān)聯(lián)，然后根據(jù)算法將關(guān)聯(lián)設(shè)備按訂單需求進(jìn)行串聯(lián)，形成有序化排列，利用優(yōu)化仿真進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)測(cè)，構(gòu)建出資源分配與生產(chǎn)效益之間的定性映射關(guān)系數(shù)學(xué)模型。最終形成有序化資源能源配置。
數(shù)字孿生與傳統(tǒng)的仿真技術(shù)都具有資源優(yōu)化的能力。但是傳統(tǒng)的仿真技術(shù)通常只是物理實(shí)體在數(shù)字空間單向和靜態(tài)的映射，主要用于提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)的效率，降低物理測(cè)試成本。相比于仿真技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)的加持下，數(shù)字孿生對(duì)于資源優(yōu)化有著更深遠(yuǎn)的幫助：
雙向：數(shù)字孿生是對(duì)真實(shí)物理產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程的動(dòng)態(tài)和持續(xù)更新的表示。數(shù)字孿生能夠理解、預(yù)測(cè)產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程，乃至能對(duì)物理產(chǎn)品實(shí)施控制、改變產(chǎn)品的狀態(tài)讓很多原來(lái)由于物理?xiàng)l件限制、必須依賴(lài)于真實(shí)的物理實(shí)體而無(wú)法完成的操作變得觸手可及，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于產(chǎn)品、設(shè)備或過(guò)程的相關(guān)要素資源的優(yōu)化，并進(jìn)一步激發(fā)數(shù)字化創(chuàng)新。
持續(xù)：數(shù)字孿生和物理產(chǎn)品之間的互動(dòng)是不間斷的，貫穿產(chǎn)品的全生命周期。在一定的程度上用來(lái)可以直接描述它對(duì)應(yīng)實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，確保我們對(duì)實(shí)體對(duì)象狀態(tài)的可見(jiàn)。更重要的是幫助我們更深入地辨認(rèn)發(fā)生的事件（如質(zhì)量、故障），理解其原因，并能對(duì)未來(lái)可能發(fā)生的事件提供預(yù)測(cè)，從而降低企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新、模式創(chuàng)新中的成本、時(shí)間及風(fēng)險(xiǎn)，并且持續(xù)地推動(dòng)產(chǎn)品優(yōu)化，改善客戶(hù)體驗(yàn)，極大地驅(qū)動(dòng)了企業(yè)創(chuàng)新行為。
開(kāi)放：通過(guò)數(shù)字孿生收集到的海量數(shù)據(jù)，單靠企業(yè)自身的力量來(lái)分析和挖掘其中的價(jià)值是不夠的，企業(yè)需要將數(shù)據(jù)對(duì)第三方開(kāi)放，借助外部合作伙伴的力量充分挖掘數(shù)字孿生的價(jià)值。
互聯(lián)：數(shù)字孿生的意義不僅如此，還包括價(jià)值鏈上下游企業(yè)間的數(shù)據(jù)集成以及價(jià)值鏈端到端集成，本質(zhì)是全價(jià)值鏈的協(xié)同。產(chǎn)品數(shù)字孿生作為全價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)中心，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全價(jià)值鏈的協(xié)同，因此不僅是要實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)間的數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)共享，也要實(shí)現(xiàn)上下游企業(yè)間的產(chǎn)品協(xié)同開(kāi)發(fā)、協(xié)同制造和協(xié)同運(yùn)維等。
4、實(shí)現(xiàn)全要素?cái)?shù)字化，推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)：中國(guó)的人口增長(zhǎng)率盡管在新世紀(jì)呈現(xiàn)逐年下滑趨勢(shì)，但受到人口基數(shù)和明顯加快的城市化水平的影響，中國(guó)的人口在2019年已經(jīng)升至14億人口增長(zhǎng)。人口的急劇增加與都市化發(fā)展帶來(lái)的交通擁堵、治安惡化、大氣污染、噪音污染等多種“城市病”正嚴(yán)重影響著我們的生活。
城市過(guò)大，在短時(shí)間過(guò)多人口集中到城市，不可避免地產(chǎn)生大批失業(yè)、交通擁堵、犯罪增加、環(huán)境惡化、淡水和能源等資源供應(yīng)緊張等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。以及由上述問(wèn)題引起的城市人群易患的身心疾病，這些問(wèn)題和矛盾又在一定程度上制約了城市的發(fā)展，加劇了城市政府的負(fù)擔(dān)，使城市政府陷入了兩難困境。
智慧城市建設(shè)發(fā)展已近十年，至今卻無(wú)一個(gè)城市自我標(biāo)榜已建成了智慧城市。事實(shí)上，智慧城市面臨技術(shù)和非技術(shù)兩大瓶頸難以突破，可謂舉步維艱。所謂技術(shù)瓶頸，是指基于云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)的聚合式的模式創(chuàng)新比較成功，而基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、量子通信等技術(shù)的原始創(chuàng)新極度缺乏，未出現(xiàn)殺手級(jí)應(yīng)用，各功能模塊有機(jī)融合的ONE ICT架構(gòu)未能實(shí)現(xiàn)，造成創(chuàng)新只停留在表面，城市運(yùn)行和治理的水平有量的提升，但沒(méi)有質(zhì)的改變。
所謂非技術(shù)瓶頸，表現(xiàn)在智慧城市建設(shè)所需的龐大資金問(wèn)題一直沒(méi)有找到解決之道，政府和市場(chǎng)邊界不好劃分，工程周期長(zhǎng)投入大充滿(mǎn)變數(shù)，企業(yè)盈利和資本回報(bào)前景模糊，觀望躑躅之下，推進(jìn)效果可想而知。此外，彰顯智慧所必須的資源共享與業(yè)務(wù)協(xié)同機(jī)制也一直沒(méi)有建立起來(lái)，信息打通仍困難，協(xié)同共治難實(shí)現(xiàn)。兩大瓶頸懸而未決導(dǎo)致智慧城市疲態(tài)盡顯停滯不前，現(xiàn)有的建設(shè)發(fā)展模式亟待突破。
數(shù)字孿生城市通過(guò)對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。物理世界的動(dòng)態(tài)，通過(guò)傳感器精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地反饋到數(shù)字世界。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)由實(shí)入虛，網(wǎng)絡(luò)化智能化實(shí)現(xiàn)由虛入實(shí)，通過(guò)虛實(shí)互動(dòng)，持續(xù)迭代，實(shí)現(xiàn)物理世界的最佳有序運(yùn)行。
數(shù)字孿生城市將推動(dòng)新型智慧城市建設(shè)，在信息空間上構(gòu)建的城市虛擬映像疊加在城市物理空間上，將極大地改變城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，形成虛實(shí)結(jié)合、孿生互動(dòng)的城市發(fā)展新形態(tài)；借助更泛在、普惠的感知，更快速的網(wǎng)絡(luò)，更智能的計(jì)算，一種更加智慧化的新型城市將得以創(chuàng)建。
數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實(shí)時(shí)治理能力，更帶給所有市民能感受到的品質(zhì)生活體驗(yàn)。
提升城市規(guī)劃質(zhì)量和水平：數(shù)字孿生城市執(zhí)行快速的“假設(shè)”分析和虛擬規(guī)劃，可迅速摸清城市“家底”，把握城市運(yùn)行脈搏；在規(guī)劃前期和建設(shè)早期了解城市特性、評(píng)估規(guī)劃影響，避免在不切實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)上浪費(fèi)時(shí)間，防止在驗(yàn)證階段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以更少的成本、更快的速度，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)支撐智慧城市頂層設(shè)計(jì)落地。
推動(dòng)以人為核心的城市設(shè)計(jì)：實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新。數(shù)字孿生城市關(guān)注城鄉(xiāng)居民出行軌跡、收入水準(zhǔn)、家庭結(jié)構(gòu)、日常消費(fèi)等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并納入模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。同時(shí)，通過(guò)在信息空間上預(yù)測(cè)人口結(jié)構(gòu)和遷徙軌跡、推演未來(lái)的設(shè)施布局、評(píng)估商業(yè)項(xiàng)目影響等。優(yōu)化智慧城市建設(shè)并評(píng)估其成效，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)。
節(jié)省市民出行時(shí)間總成本：第一時(shí)間感知路況、事故報(bào)警、擁堵分流。為市民消除設(shè)備安全隱患，通過(guò)全城治安事件實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為市民帶來(lái)關(guān)懷與安全感。
營(yíng)造更加文明的社會(huì)風(fēng)氣：對(duì)于踐踏草坪、非機(jī)動(dòng)車(chē)占用機(jī)動(dòng)車(chē)道、非機(jī)動(dòng)車(chē)逆行等行為，在線(xiàn)推送到城市監(jiān)督部門(mén)曝光，有效地起到警示作用，提升全民文明風(fēng)氣。
當(dāng)前智慧城市應(yīng)用需求主要包括以下幾個(gè)部分：
智慧城市規(guī)劃：在新區(qū)總體規(guī)劃與詳細(xì)規(guī)劃公布以及城市方案設(shè)計(jì)階段，需要將未來(lái)城市規(guī)劃面貌按照1：1復(fù)原真實(shí)城市空間，不同于以往傳統(tǒng)的規(guī)劃圖紙與效果圖，以最直觀的方式呈現(xiàn)在城市管理者，城市設(shè)計(jì)者與大眾面前。在細(xì)度上將數(shù)據(jù)顆粒度細(xì)化到建筑內(nèi)部的一根水管、一根電線(xiàn)、一個(gè)機(jī)電配件，以及建筑外部的一草一木，在廣度上覆蓋了地上的地塊、河流、道路、建筑，地下的管網(wǎng)、隧道和地鐵線(xiàn)路，為城市建設(shè)實(shí)現(xiàn)可視化賦能，全面查看展望對(duì)城市未來(lái)藍(lán)圖，推演城市規(guī)劃。
協(xié)助城市管理者更直觀與全面地對(duì)比城市設(shè)計(jì)方案，更好地做出城市規(guī)劃決策。服務(wù)于城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全生命周期，為城市綜合指揮中心各部門(mén)提供一張?jiān)诰€(xiàn)的藍(lán)圖，為后續(xù)城市建設(shè)提供支持。
數(shù)據(jù)面板需融合城市數(shù)據(jù)概況，人口密度，新城人口規(guī)劃、建設(shè)用地規(guī)劃、主城區(qū)規(guī)劃等規(guī)劃類(lèi)相關(guān)數(shù)據(jù)，直觀展示城市現(xiàn)狀與未來(lái)規(guī)劃指標(biāo)。
智慧城市設(shè)計(jì)施工：在城市設(shè)計(jì)與施工階段，需要通過(guò)三維數(shù)字仿真平臺(tái)與工地基建仿真還原，在實(shí)現(xiàn)工程施工可視化智能管理的前提下，提高工程管理信息化水平。
數(shù)據(jù)面板需展示環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目工程信息，節(jié)點(diǎn)計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)管理人員名單與類(lèi)型統(tǒng)計(jì)。做到項(xiàng)目管理、人員管理、安全管理一張圖，保證施工人員安全實(shí)現(xiàn)人員高效管理調(diào)度，維護(hù)施工環(huán)境的綠色安全。
智慧城市管理運(yùn)營(yíng)：城市治理是推薦國(guó)家治理體系和治理能力現(xiàn)代化的總要內(nèi)容，數(shù)字孿生仿真是實(shí)現(xiàn)“以數(shù)據(jù)智能支撐賦能行業(yè)，實(shí)現(xiàn)城市公共資源的優(yōu)化配置和智能調(diào)度”的關(guān)鍵，是城市實(shí)現(xiàn)可調(diào)度、可運(yùn)營(yíng)、可評(píng)價(jià)的核心所在。
借助數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建數(shù)字孿生城市運(yùn)行場(chǎng)景，將極大改造城市面貌，重塑城市基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)優(yōu)化配置全市公共資源影響評(píng)估，并建設(shè)數(shù)字駕駛艙以數(shù)字化方式展現(xiàn)現(xiàn)在城市運(yùn)營(yíng)態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)城市管理決策協(xié)同化和智能化“態(tài)勢(shì)有洞察”、“決策有支撐”、“處置有閉環(huán)”，確保城市安全、有序運(yùn)行。
5、優(yōu)化城市設(shè)計(jì)布局，打造科學(xué)公共服務(wù)體系：公共服務(wù)，是21世紀(jì)公共行政和政府改革的核心理念，包括加強(qiáng)城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展教育、科技、文化、體育、政務(wù)、交通、司法等公共事業(yè)，為社會(huì)公眾參與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、政治、文化活動(dòng)等提供保障。
城市是一個(gè)開(kāi)放龐大的復(fù)雜系統(tǒng)，具有人口密度大、基礎(chǔ)設(shè)施密集、子系統(tǒng)耦合等特點(diǎn)。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)城市各類(lèi)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，圍繞城鄉(xiāng)公共設(shè)施建設(shè)，發(fā)展科技、文化、政務(wù)、交通、司法等等多方面對(duì)城市進(jìn)行高效管理，是現(xiàn)代城市建設(shè)的核心。
6、基于醫(yī)療大數(shù)據(jù)合理分配醫(yī)療資源，提升公共健康保障效率：智慧醫(yī)療保健是數(shù)字孿生智能化應(yīng)用的重要組成部分。通過(guò)移動(dòng)監(jiān)測(cè)、移動(dòng)診室、無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、智慧處方、醫(yī)療信息云存儲(chǔ)等智能技術(shù)手段，可提升城市診療覆蓋面與效率，促進(jìn)城市醫(yī)療資源的合理化分配。進(jìn)一步利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建“電子醫(yī)療”服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的小型化、無(wú)線(xiàn)化、發(fā)展智慧家庭健康保健、智能健康監(jiān)護(hù)，可大幅降低城市公眾醫(yī)療負(fù)擔(dān)，緩解城市醫(yī)療資源緊缺的壓力。具體應(yīng)用需求如下：
基于患者的健康檔案、就醫(yī)史、用藥史、智能可穿戴設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等信息可在云端為患者建立“醫(yī)療數(shù)字孿生”，并在生物芯片、增強(qiáng)分析、邊緣計(jì)算、人工智能等技術(shù)的支撐下模擬人體運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療個(gè)體健康狀況預(yù)測(cè)分析和精準(zhǔn)醫(yī)療診斷。
如基于醫(yī)療數(shù)字孿生應(yīng)用，可遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)心血管病人的健康狀態(tài)；當(dāng)智能穿戴設(shè)備傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量到任何異常信息時(shí)，救援機(jī)構(gòu)可立即開(kāi)展急救。同樣通過(guò)醫(yī)療數(shù)字孿生還可通過(guò)在患者體內(nèi)植入生物醫(yī)學(xué)傳感器來(lái)全天監(jiān)控其血糖水平，以提供有關(guān)食物和運(yùn)動(dòng)的建議等。
精準(zhǔn)醫(yī)療。精準(zhǔn)醫(yī)療是未來(lái)的診療模式?；卺t(yī)療數(shù)字孿生，醫(yī)生可通過(guò)對(duì)患者健康大數(shù)據(jù)（基因、生活習(xí)慣、家族病史和病例）的搜集和分析，進(jìn)而提出個(gè)性化、針對(duì)性的治療方式和藥物，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)診斷與治療。這種模式不僅用于患者的疾病治療，更側(cè)重于對(duì)人們疾病的預(yù)防。最大的可能是醫(yī)生根據(jù)患者的基因、生活習(xí)慣等因素制定獨(dú)特的藥物和方案。個(gè)性化藥物使醫(yī)療效率得到優(yōu)化，藥物副作用降低，住院率下降，最終會(huì)體現(xiàn)在患者整體醫(yī)療成本的下降，也緩解了醫(yī)療資源的不足問(wèn)題。
健康監(jiān)測(cè)與管理。在個(gè)人的健康監(jiān)測(cè)與管理方面，通過(guò)數(shù)字孿生可以更清楚地了解我們身體的變化，對(duì)疾病做出及時(shí)預(yù)警。未來(lái)通過(guò)各種新型醫(yī)療檢測(cè)和掃描儀器以及可穿戴設(shè)備，我們可以完美地復(fù)制出一個(gè)數(shù)字化身體，并可以追蹤這個(gè)數(shù)字化身體每一部分的運(yùn)動(dòng)與變化，從而更好地進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和管理。但同時(shí)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)反饋所帶來(lái)的心理暗示是否會(huì)影響人類(lèi)健康又會(huì)成為課題。
遠(yuǎn)程醫(yī)療。通過(guò)5G等傳輸技術(shù)，遠(yuǎn)程醫(yī)療也將能夠更為普及。目前全國(guó)首例基于5G的遠(yuǎn)程人體手術(shù)——帕金森病“腦起搏器”植入手術(shù)成功完成，這對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)診療有著重要意義。
對(duì)于城市管理而言，掌握了城市居民群體的醫(yī)療數(shù)字孿生，有助于合理規(guī)劃和分配醫(yī)療資源，以及輔助社保、扶貧等政策制定。
