以數(shù)字孿生城市為導(dǎo)向推進(jìn)智慧城市建設(shè)
2020年4月，國(guó)家發(fā)展改革委重磅發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)“上云用數(shù)賦智”行動(dòng)培育新經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)方案》，其中“數(shù)字孿生”技術(shù)在《方案》中被提及多次，和云計(jì)算、人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)一樣，受關(guān)注程度上升到國(guó)家高度。
同時(shí)，全國(guó)各地陸續(xù)出臺(tái)政策，提前布局?jǐn)?shù)字孿生城市建設(shè)，配套措施也在緊鑼密鼓地落實(shí)：
2020年，上海市發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步加快智慧城市建設(shè)的若干意見(jiàn)》，探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，數(shù)字化模擬城市全要素生態(tài)資源，構(gòu)建城市智能運(yùn)行的數(shù)字底座。
同年，北京市海淀區(qū)提出，將陸續(xù)實(shí)施城市大腦建設(shè)，結(jié)合城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)搭建海淀區(qū)的數(shù)字孿生城市時(shí)空數(shù)據(jù)圖。
貴陽(yáng)市提出從超大型社區(qū)治理、街區(qū)街道等小型城市生態(tài)系統(tǒng)入手打造數(shù)字孿生城市。
浙江省則發(fā)布了未來(lái)社區(qū)建設(shè)試點(diǎn)實(shí)施方案，制定“未來(lái)社區(qū)”九大場(chǎng)景，提出構(gòu)建現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生社區(qū)的要求。
廣東省推出《推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)三年實(shí)施方案（2020-2022年）》，提出“將探索構(gòu)建‘數(shù)字孿生城市’實(shí)時(shí)模型，打造全要素‘數(shù)字孿生城市’一網(wǎng)通管系統(tǒng)”。
海南省發(fā)布《智慧海南總體方案》，提出“到2025年底，基本建成‘數(shù)字孿生第一省’”。
舟山市、西咸新區(qū)、重慶市、長(zhǎng)三角一體化示范區(qū)等地紛紛采用數(shù)字孿生城市的建設(shè)理念和模式，先后制定智慧城市頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃，以數(shù)字孿生城市為導(dǎo)向推進(jìn)智慧城市建設(shè)。
在政策引領(lǐng)之下，數(shù)字孿生正在成為新型智慧城市的發(fā)力點(diǎn)。多維度的城市信息模型在交通、公安、水利、醫(yī)療、建筑等領(lǐng)域得以迅速推廣和復(fù)制，跨行業(yè)多部門(mén)的數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)正在形成。在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，空間信息、BIM建模、VR/AR、人工智能等學(xué)科領(lǐng)域加速融合，運(yùn)營(yíng)商、技術(shù)提供商、集成商、設(shè)備供應(yīng)商等數(shù)字產(chǎn)業(yè)部門(mén)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)部門(mén)全面合作布局?jǐn)?shù)字孿生場(chǎng)景應(yīng)用，初步形成數(shù)字孿生平臺(tái)的開(kāi)放式生態(tài)化共建模式。
數(shù)字孿生的智慧城市應(yīng)用
數(shù)字孿生是指充分利用物理模型和物聯(lián)網(wǎng)傳感器采集的全生命周期的運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映和管控相對(duì)應(yīng)的實(shí)體對(duì)象的全生命周期過(guò)程。
相比于工業(yè)制造的“產(chǎn)品生命周期”，城市的“生命周期”更長(zhǎng)，數(shù)字孿生帶來(lái)的回報(bào)更大。
事實(shí)上，印度海德拉巴、新加坡，還有我們深圳、雄安，都已經(jīng)在做這方面的摸索和嘗試。
大量的投資，正在涌向“智慧城市+數(shù)字孿生”的應(yīng)用場(chǎng)景。阿里的“城市大腦”、“數(shù)字平行世界”，還有科大訊飛的“訊飛超腦”，都涉及到智慧城市和數(shù)字孿生的結(jié)合。
如果將數(shù)字孿生運(yùn)用到城市中，就是在建筑信息模型和城市三維地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把物理城市的人、物、事件和水、電、氣等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之完全對(duì)應(yīng)的“虛擬城市”，形成物理維度上的實(shí)體城市和信息維度上的數(shù)字城市同生共存、虛實(shí)交融的格局。
一個(gè)成熟的數(shù)字孿生城市，就是以全域數(shù)字化標(biāo)識(shí)和一體化感知檢測(cè)為數(shù)據(jù)孿生基礎(chǔ)，以全域全景的數(shù)據(jù)資源、高性能的協(xié)同計(jì)算、深度學(xué)習(xí)的機(jī)器智能平臺(tái)為城市信息中樞，以數(shù)字孿生模型平臺(tái)為城市運(yùn)行信息集成展示載體，操控城市治理、民生服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等各系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)轉(zhuǎn)，形成一種自我優(yōu)化的智能運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)“全域立體感知、萬(wàn)物可信互聯(lián)、泛在普惠計(jì)算、智能定義一切、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策”。
數(shù)字孿生受到重視的原因
數(shù)字孿生城市既是數(shù)字城市的目標(biāo)，也是智慧城市建設(shè)的新高度，賦予城市實(shí)現(xiàn)智慧化的重要設(shè)施和基礎(chǔ)能力。數(shù)字孿生的智慧城市將實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)空間對(duì)物理空間的現(xiàn)實(shí)城市的智能運(yùn)控與管理。
舉例來(lái)說(shuō)，之所以數(shù)字孿生技術(shù)受到如此重視，是因?yàn)樗梢酝耆@過(guò)現(xiàn)實(shí)實(shí)物，直接通過(guò)操控?cái)?shù)字孿生體進(jìn)行模擬、仿真和預(yù)測(cè)。例如波音公司的波音777客機(jī)，就是利用數(shù)字孿生的初期技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。它的整個(gè)研發(fā)過(guò)程，300多萬(wàn)個(gè)零部件，沒(méi)有任何圖紙模型，完全依靠數(shù)字仿真來(lái)推演，然后直接進(jìn)行量產(chǎn)。據(jù)報(bào)道，這項(xiàng)技術(shù)幫助波音公司減少返工量50%，有效縮短研發(fā)周期40%。
總的來(lái)說(shuō)，數(shù)字孿生技術(shù)能夠解決困擾人們已久的虛擬世界和現(xiàn)實(shí)世界連接交互的問(wèn)題，它充分利用模型、數(shù)據(jù)、智能并集成多學(xué)科的技術(shù)，面向產(chǎn)品全生命周期過(guò)程，具有可觀的應(yīng)用價(jià)值。
利用該技術(shù)，可以在數(shù)字世界模擬出小到一顆螺絲、大到一座城市，甚至精密復(fù)雜如人體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。理論上講，物理世界中的各種事物均可使用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行復(fù)制。據(jù)有關(guān)信息研究和分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，未來(lái)一到兩年內(nèi)，全世界一半以上的大型生產(chǎn)廠家將使用這一技術(shù)，可以幫助他們提高近10%的生產(chǎn)效率。
正因如此，數(shù)字孿生技術(shù)受到了空前的重視。如今，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)成為全球熱點(diǎn)，數(shù)字孿生技術(shù)與新基建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等概念被緊密聯(lián)系在一起，在國(guó)家政策的推動(dòng)下正在加速進(jìn)入普及時(shí)代，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響也日益深刻。
數(shù)字孿生城市具有精準(zhǔn)映射、虛實(shí)融合模擬仿真等核心能力，對(duì)于自動(dòng)發(fā)現(xiàn)城市風(fēng)險(xiǎn)、自發(fā)洞察城市運(yùn)行規(guī)律、追蹤回溯人物軌跡、時(shí)間控管及空間定位、分析推演治理決策、仿真演練預(yù)案以及高效配置要素資源等方面發(fā)揮著重要的作用。通過(guò)打造數(shù)字孿生城市，推進(jìn)新一代信息通信技術(shù)與城市信息化發(fā)展戰(zhàn)略深度融合，最終提升城市綜合治理能力的數(shù)字化水平，已成為當(dāng)前新型智慧城市現(xiàn)代化全周期管理的“最后一公里”。
未來(lái)，或許從花草樹(shù)木，到車(chē)水馬龍，大到城市，小到石塊，都能逼真還原。有這樣一個(gè)“活”的數(shù)字孿生世界，你能腦補(bǔ)出哪些價(jià)值？
