數字孿生技術,才是智慧城市的起點! | 51SHARE 發布于2019-05-10


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51SHARE第1期

分享人:劉曉倫  數字城市事業部產品與數據總監


最近一直在重讀中國信通院智慧城市首席專家高艷麗教授的一篇文章,文章主要闡述了數字孿生這項技術到底是如何推動了新型智慧城市的建設,智慧城市和數字孿生城市到底有什么區別。越讀就越覺得里面可提煉的觀點太多了。

 

數字孿生這個概念今年特別火,尤其是在凱文·凱利(被業內稱為科技預測教父)于今年3月親自撰文,提出“鏡像世界”(Mirror World)和“數字孿生”后,“數字孿生”一詞的百度峰值指數直破1萬,而在此之前,其百度指數幾乎為0,對比幾乎是斷崖式的。而高工這篇文章早在一年前就寫好了,相比當下這一波蹭熱度的文章,觸角和思考扎得很深,說幾點切身感受。

 

我差不多有近10年的信息化經驗,去年開始重點研究智慧城市并參與項目實踐,確實能感覺到產業界對數字孿生城市的認知還遠遠沒有跟上,這一點很是贊同高教授所說。就我看到的智慧城市頂層設計來說,主要還是基于垂直行業信息化、橫向數據和業務打通,核心還是基礎信息化建設。但數字孿生城市的概念和設計思路,不是簡單的信息化覆蓋的過程,而是把城市規劃、建設、運營、治理的底層邏輯改變了。


城市傳統信息化建設解決了垂直行業或專業的效率,跨職能的數據孤島也可以通過大數據集成技術來收集、集成和共享,但是目前城市規劃建設和治理過程中,最需要的是模擬預測,通過仿真技術,提前推演治理方案的最終改進效果。

 

如果基于數字孿生城市技術,整體城市建設運營邏輯將完全重構,將重新定義物理城市與數字城市的關系。


未來的數字孿生城市會與真實城市1:1高擬真虛擬重建,從極致的城市場景和數據可視化、物聯控制,到仿真,到預測、決策,再到優化治理的良性系統,提前預演城市建設方案以及仿真結果,來高效的指導真實城市建設,正如高教授在文中所寫:


“在數字孿生城市,過去可追溯,未來可預期,當下知冷暖,見微知著,睹始知終,全市一盤棋盡在掌握,一切可管可控,管理扁平化,服務一站式,信息多跑路,人力少跑腿,虛擬服務現實,模擬仿真決策,精細化管理豈非容易,人性化服務豈非不難,城市智慧再不是空談。”

 

當然,要真正實現數字孿生城市,早期還需踏踏實實解決一系列問題,比如效率問題:物理城市到高擬真的數字孿生虛擬城市的重構,效率能不能較當前提升百倍?比如精度問題:L5毫米級高精度標準,成本能不能降至平民化?比如內核問題:解決了視覺上的真實度,真實世界的運行規律是否也能一并無誤地進行虛擬映射?比如場景問題:不同城市功能,如應急、交通、警務、規劃等所遇到的問題,如何針對性解決?

 

這些都是我們每天在思考的問題,每個問題的細節點,要解決到極致,都非常難。難的事才有意思,這也是每天跟同事之間討論最火熱,干起來最刺激的事兒。

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 ▲圖為51VR智慧城市系統


以下推薦這篇來自中國信通院首席智慧城市專家高艷麗教授所寫的《數字孿生城市如何推動了新型智慧城市》,希望你看完也能有所收獲。


作者 | 高艷麗

來源 | 中國信息通信研究院CAICT



數字孿生,是通過對物理世界的人、物、事件等所有要素數字化,在網絡空間再造一個與之對應的“虛擬世界”,由此形成物理維度上的實體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實交融的格局,這是用數字化方式為物理對象創建虛擬模型,由此來模擬其在現實環境中的行為。


數字孿生大熱源于控制、感知、網絡、大數據和人工智能等信息技術的加速突破,尤其是物聯技術的發展。物聯技術將物理世界的參數,通過傳感器反饋給數字世界,讓仿真驗證和動態調整成為可能。



數字孿生是數字化發展的必經之路


數字孿生最先用于工業領域,尤其是大型裝備制造業領域,通過搭建一個將制造流程全部進行整合的數字孿生生產系統,實現從產品設計、到生產計劃、再到制造執行的全過程數字化。這樣的數字化,讓創新、效率和有效性從此提升至一個全新的高度。


隨著信息技術發展,以及萬物互聯時代的到來,一個明顯的趨勢就是,物理世界和與之對應的數字世界將形成兩大體系,他們平行發展,且相互作用。


未來數以百億計的事物將以數字孿生形態呈現,即每個事物將分為兩部分:一個是實體,存在于物理世界,另一個是實體的數字孿生體,存在于數字世界。孿生體是實體的虛擬映像,表征實體并映射實體的一舉一動。


物理世界的任何事物都能在數字世界做到信息可查、軌跡可循。


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本質上,數字世界為了服務物理世界而存在,物理世界因為數字世界而變得更加美好,這對孿生體是數字化浪潮的必然結果,是數字化的必經之路,是數字化的理想狀態。



數字孿生城市是智慧城市的起點


如果物理世界是一個工廠,則對應的數字世界可看作一個數字孿生工廠。如果物理世界是一個城市,那么對應的數字世界就是一個數字孿生城市。


從工業引伸到城市,這是自然而然的結果,因為城市就是更大的數字化舞臺,它是由人、物件和事件組成的復雜巨型系統,比工廠更加豐富多彩。


但城市發展至今面臨著嚴重的問題,傳統的發展模式已經失效,以信息化為引擎的數字城市、智慧城市成為城市發展的新理念和新模式。雖然數字城市的提出由來已久,但之前的概念并沒有上升到數字孿生的高度,這與技術發展的階段有關;如今數字孿生城市的內涵,才真正體現了數字城市想要達到的愿景目標。


智慧城市是數字城市發展的高級階段,數字孿生城市作為數字城市的目標,卻是智慧城市建設的新起點,它是城市實現智慧管理的重要設施和基礎能力,是技術驅動下城市信息化從量變走向質變的里程碑。


由點到線,由線到面,基于數字化標識、自動化感知、網絡化連接、智能化控制、平臺化服務等強大技術能力,使得數字城市模型能夠完整浮出水面,作為一個孿生體與物理城市平行運轉,虛實融合中,蘊含無限創新空間。


數字孿生城市的構建將引發城市智能化管理和服務的重大顛覆性創新。


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設想一下,與物理城市對應有一個數字孿生城市,物理城市所有的人、物件、事件、建筑、道路、設施等,都在數字世界有虛擬映像,信息可見,軌跡可循,狀態可查,虛實同步運轉,情景交融,過去可追溯,未來可預期,當下知冷暖,見微知著,睹始知終,全市一盤棋盡在掌握,一切可管可控,管理扁平化,服務一站式,信息多跑路,人力少跑腿,虛擬服務現實,模擬仿真決策,精細化管理豈非容易,人性化服務豈非不難,城市智慧再不是空談。



產業界從認識到方案都差之甚遠


數字孿生城市與物理城市相對應,但要建成智慧城市,首先要把這個城市的數字孿生體構建出來,因為城市級的整體數字化是城市級的整體智慧化的前提條件。


以前沒有提這個概念,是因為認識程度和技術條件都不成熟,如今信息通信技術發展日新月異,已經基本具備了構建數字孿生城市的能力:


全域立體感知、數字化標識、萬物可信互連、泛在普惠計算、智能定義一切、數據驅動決策等,構成了數字孿生城市強大的技術模型,大數據、區塊鏈、人工智能、智能硬件、AR/VR等新技術應用,使模擬/仿真/分析城市中發生的問題成為可能,技術模型不斷完善,功能不斷拓展增強。雖然技術條件基本成熟,但實現方案相當復雜,這不僅是新技術融合創新的試驗場,也是人類智慧達到新高度的新挑戰。


目前,雖然智慧城市建設在全國各地積極進行,但提出以數字孿生城市為基礎構建的鳳毛麟角,個別地方注重城市級物聯網基礎設施的建設,只能說觸及了數字孿生城市的皮毛。


針對數字孿生城市,產業界尚沒有深刻的認識,更缺乏方案的研究,希望本文能拋磚引玉,引起業界對于數字孿生城市的思考和重視,共同推動智慧城市建設進入新階段。



作者簡介

高艷麗,中國信息通信研究院產業與規劃研究所高級工程師,副總工,從事信息通信產業軟科學研究工作近二十年,在物聯網、智慧城市和信息化領域具有豐富的研究經驗和成果,曾參與多項政府重大決策支撐和研究項目,如《物聯網十三五規劃》、《信息產業發展指南》、《“互聯網+”指導意見》。負責多個智慧城市頂層設計項目,如《智慧前海總體規劃》、《智慧雄安總體框架》等。聯系郵箱:gaoyanli@caict.ac.cn


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