智慧城市吳紅輝：只要這四點(diǎn)，助你讀懂“數(shù)字孿生”

城市猶如夢(mèng)境，一切想象都可在夢(mèng)中實(shí)現(xiàn)。

——《看不見(jiàn)的城市》卡爾維諾

城市是人類活動(dòng)最密集的地區(qū)，是承載著人類生產(chǎn)生活空間的復(fù)雜巨系統(tǒng)，海量的數(shù)據(jù)交織在一起，使得空間治理成為一大棘手問(wèn)題。

如何將鋼筋水泥的實(shí)物空間通過(guò)全局可視的操作系統(tǒng)進(jìn)行管理？靈感可能要追溯回上世紀(jì)六十年代NASA的“阿波羅計(jì)劃”，即將飛入宇宙的太空飛行器被制造出了多艘“孿生兄弟”，用于飛行前的訓(xùn)練和飛行期間在地球上模擬使用的備選方案，這些物理孿生模型產(chǎn)生的飛行數(shù)據(jù)精確地反映了飛行條件，并在危急時(shí)刻幫助宇航員做出正確判斷。2010年NASA正式提出“數(shù)字孿生”概念，該理念迅速在科技圈引爆浪潮，眾多IoT領(lǐng)域玩家紛紛下海，數(shù)字孿生也成為了智慧空間升級(jí)的必選路徑。

試想將整個(gè)城市復(fù)制粘貼，投射在虛擬動(dòng)態(tài)的數(shù)字世界中，這“海市蜃樓”般的夢(mèng)幻場(chǎng)景其實(shí)早已在科技手段下真實(shí)發(fā)生，當(dāng)你在乘坐地鐵、進(jìn)入辦公樓、在商場(chǎng)購(gòu)物的時(shí)候，運(yùn)營(yíng)人員其實(shí)就在數(shù)字孿生打造的“虛擬城市”里幫你打理這些場(chǎng)景的數(shù)據(jù)呢。

四個(gè)特點(diǎn)簡(jiǎn)括“數(shù)字孿生”

數(shù)字孿生技術(shù)早期主要在工業(yè)界被廣泛使用，也奠定了其“全生命周期”的第一個(gè)特點(diǎn)。熟悉工業(yè)制造領(lǐng)域的朋友應(yīng)該都聽(tīng)過(guò)“產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-Cycle Management, PLM）”這個(gè)名詞，意指從客戶對(duì)產(chǎn)品的需求開(kāi)始到設(shè)計(jì)、上市、維護(hù)直至淘汰的產(chǎn)品市場(chǎng)生命周期管理，在整個(gè)迭代過(guò)程中的各個(gè)階段都需要收集、處理和運(yùn)用大量的數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生科技在其中不僅作為數(shù)據(jù)庫(kù)完整的接收和保護(hù)物理空間實(shí)體產(chǎn)生的信息，其在虛擬空間投射出的孿生體還可以實(shí)現(xiàn)基于任務(wù)的訪問(wèn)，在全生命周期中監(jiān)控、模擬和優(yōu)化產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)真正的“可持續(xù)發(fā)展”。

得以收集全周期數(shù)據(jù)的落腳點(diǎn)在于數(shù)字孿生技術(shù)的第二個(gè)特點(diǎn)——“實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)”復(fù)制能力，也是最便于將其與“數(shù)字建模”區(qū)分開(kāi)來(lái)的特性。數(shù)字孿生可以將本體當(dāng)下的實(shí)時(shí)狀態(tài)不斷更新反饋在數(shù)字空間中，打造“動(dòng)態(tài)”的孿生體，和實(shí)體一起成長(zhǎng)變化，沒(méi)有明顯的滯后性，這便是其第三個(gè)特點(diǎn)。

從早期的單純物理復(fù)制發(fā)展至今，除了基本的空間仿生功能，數(shù)字孿生技術(shù)也具備了基本的數(shù)據(jù)分析功能，通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行、傳感器更新、應(yīng)用程序等數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，分析和評(píng)估未來(lái)空間運(yùn)行的狀態(tài)。物理模型輸入運(yùn)行數(shù)據(jù)，孿生體輸出未來(lái)信息，“雙向”運(yùn)行也是數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展出的第四個(gè)特點(diǎn)。

2002年便投身研究數(shù)字孿生概念的Michael Grieves教授曾說(shuō)過(guò)：“信息是被浪費(fèi)的物理資源的替代品”，人們?cè)缫蚜?xí)慣在物理世界中使用能源、材料、硬件等物理資源進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)，殊不知在新的時(shí)代，“信息”才是更寶貴的資源，利用信息和數(shù)據(jù)對(duì)物理環(huán)境的過(guò)去和將來(lái)狀態(tài)進(jìn)行分析解讀，并可多次反復(fù)利用永不浪費(fèi)，減少試錯(cuò)成本及物理?yè)p耗。

數(shù)字孿生的落地實(shí)驗(yàn)

以我國(guó)常住人口占比最高的城市空間舉例，利用數(shù)字孿生搭建物理城市和數(shù)字城市的橋梁，通過(guò)匯集海量城市運(yùn)行、規(guī)劃和建設(shè)的數(shù)據(jù)，在數(shù)字化平臺(tái)搭建實(shí)時(shí)鏡像，對(duì)城市的超長(zhǎng)生命周期進(jìn)行描述和反饋，實(shí)現(xiàn)“全景監(jiān)測(cè)更大的城市，細(xì)微感知更小的角落”。運(yùn)營(yíng)人員只需坐在大屏幕前就能洞察原不可見(jiàn)的空間隱形運(yùn)行規(guī)律，對(duì)城市中的各個(gè)系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程定位管控，通過(guò)回溯事件軌跡做出決策分析。城市的治理、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)都將走出“盲人摸象”的局面。

探索數(shù)字孿生智慧城市已被納入我國(guó)“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要，數(shù)字孿生在中國(guó)正從一個(gè)技術(shù)概念進(jìn)化成轉(zhuǎn)型和變革的動(dòng)力。把數(shù)字孿生概念應(yīng)用到智慧城市的實(shí)踐中。

以數(shù)字孿生城市為導(dǎo)向進(jìn)行的智慧城市建設(shè)在當(dāng)下受到國(guó)家政策的積極鼓勵(lì)，也因其自身的先進(jìn)性吸引眾多企業(yè)紛紛入局。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，面對(duì)海量數(shù)據(jù)和數(shù)百上千的關(guān)聯(lián)方，管理部門及運(yùn)營(yíng)商需在擁有清晰愿景的同時(shí)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)治理與監(jiān)管；同時(shí)，數(shù)字孿生的建設(shè)在任何場(chǎng)景中都應(yīng)該是由人的體驗(yàn)驅(qū)動(dòng)的，“以人為本，因地制宜”就顯得格外重要了，根據(jù)不同的環(huán)境需求量身定制數(shù)字孿生應(yīng)用及實(shí)施方案，才能打造出擊中客戶痛點(diǎn)的高價(jià)值智慧場(chǎng)景。

人類生活的空間發(fā)展史就是人類文明的進(jìn)化史，我們?cè)趦|萬(wàn)年進(jìn)化而來(lái)的空間中成長(zhǎng)，也用全新的科技反哺空間建設(shè)。

Grieves教授曾表示：“在原先耗用物理實(shí)際產(chǎn)品的地方，都應(yīng)該使用字節(jié)（數(shù)據(jù)）。”期待數(shù)字孿生技術(shù)在未來(lái)為我們帶來(lái)更具自主性、智能化的空間科技新時(shí)代！