智慧城市吳紅輝：只要這四點，助你讀懂“數(shù)字孿生”

城市猶如夢境，一切想象都可在夢中實現(xiàn)。

——《看不見的城市》卡爾維諾

城市是人類活動最密集的地區(qū)，是承載著人類生產(chǎn)生活空間的復雜巨系統(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題。

如何將鋼筋水泥的實物空間通過全局可視的操作系統(tǒng)進行管理？靈感可能要追溯回上世紀六十年代NASA的“阿波羅計劃”，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的必選路徑。

試想將整個城市復制粘貼，投射在虛擬動態(tài)的數(shù)字世界中，這“海市蜃樓”般的夢幻場景其實早已在科技手段下真實發(fā)生，當你在乘坐地鐵、進入辦公樓、在商場購物的時候，運營人員其實就在數(shù)字孿生打造的“虛擬城市”里幫你打理這些場景的數(shù)據(jù)呢。

四個特點簡括“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”的第一個特點。熟悉工業(yè)制造領(lǐng)域的朋友應(yīng)該都聽過“產(chǎn)品生命周期管理（Product Life-Cycle Management, PLM）”這個名詞，意指從客戶對產(chǎn)品的需求開始到設(shè)計、上市、維護直至淘汰的產(chǎn)品市場生命周期管理，在整個迭代過程中的各個階段都需要收集、處理和運用大量的數(shù)據(jù)。數(shù)字孿生科技在其中不僅作為數(shù)據(jù)庫完整的接收和保護物理空間實體產(chǎn)生的信息，其在虛擬空間投射出的孿生體還可以實現(xiàn)基于任務(wù)的訪問，在全生命周期中監(jiān)控、模擬和優(yōu)化產(chǎn)品，實現(xiàn)真正的“可持續(xù)發(fā)展”。

得以收集全周期數(shù)據(jù)的落腳點在于數(shù)字孿生技術(shù)的第二個特點——“實時或準實時”復制能力，也是最便于將其與“數(shù)字建模”區(qū)分開來的特性。數(shù)字孿生可以將本體當下的實時狀態(tài)不斷更新反饋在數(shù)字空間中，打造“動態(tài)”的孿生體，和實體一起成長變化，沒有明顯的滯后性，這便是其第三個特點。

從早期的單純物理復制發(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，通過對設(shè)備運行、傳感器更新、應(yīng)用程序等數(shù)據(jù)的監(jiān)測，分析和評估未來空間運行的狀態(tài)。物理模型輸入運行數(shù)據(jù)，孿生體輸出未來信息，“雙向”運行也是數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展出的第四個特點。

2002年便投身研究數(shù)字孿生概念的Michael Grieves教授曾說過：“信息是被浪費的物理資源的替代品”，人們早已習慣在物理世界中使用能源、材料、硬件等物理資源進行生產(chǎn)活動，殊不知在新的時代，“信息”才是更寶貴的資源，利用信息和數(shù)據(jù)對物理環(huán)境的過去和將來狀態(tài)進行分析解讀，并可多次反復利用永不浪費，減少試錯成本及物理損耗。

數(shù)字孿生的落地實驗

以我國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，通過匯集海量城市運行、規(guī)劃和建設(shè)的數(shù)據(jù)，在數(shù)字化平臺搭建實時鏡像，對城市的超長生命周期進行描述和反饋，實現(xiàn)“全景監(jiān)測更大的城市，細微感知更小的角落”。運營人員只需坐在大屏幕前就能洞察原不可見的空間隱形運行規(guī)律，對城市中的各個系統(tǒng)和設(shè)備進行遠程定位管控，通過回溯事件軌跡做出決策分析。城市的治理、運營、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“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要，數(shù)字孿生在中國正從一個技術(shù)概念進化成轉(zhuǎn)型和變革的動力。把數(shù)字孿生概念應(yīng)用到智慧城市的實踐中。

以數(shù)字孿生城市為導向進行的智慧城市建設(shè)在當下受到國家政策的積極鼓勵，也因其自身的先進性吸引眾多企業(yè)紛紛入局。長遠來看，面對海量數(shù)據(jù)和數(shù)百上千的關(guān)聯(lián)方，管理部門及運營商需在擁有清晰愿景的同時，加強數(shù)據(jù)治理與監(jiān)管；同時，數(shù)字孿生的建設(shè)在任何場景中都應(yīng)該是由人的體驗驅(qū)動的，“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)用及實施方案，才能打造出擊中客戶痛點的高價值智慧場景。

人類生活的空間發(fā)展史就是人類文明的進化史，我們在億萬年進化而來的空間中成長，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)在未來為我們帶來更具自主性、智能化的空間科技新時代！