數(shù)字孿生助力新型智慧城市建設(shè)

    2020年以來，數(shù)字孿生不再只是一種技術(shù)，而是一種發(fā)展新模式、轉(zhuǎn)型新路徑、變革新動(dòng)力，成為新型智慧城市建設(shè)發(fā)展的必由之路和未來選擇。

    在2021中國互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上，多位專家向記者表示，在5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字仿真等各種信息技術(shù)交融應(yīng)用之下，與物理世界映射的數(shù)字孿生空間逐漸呈現(xiàn)出來，成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新方向、新陣地。

    數(shù)字孿生展現(xiàn)巨大潛能

    數(shù)字孿生作為實(shí)現(xiàn)虛實(shí)之間雙向映射、動(dòng)態(tài)交互、實(shí)時(shí)連接的關(guān)鍵途徑，可將物理實(shí)體和系統(tǒng)的屬性、結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、性能、功能和行為映射到虛擬世界，形成高保真的動(dòng)態(tài)多維/多尺度/多物理量模型，為觀察物理世界、認(rèn)識(shí)物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一種有效手段。

    工業(yè)和信息化部科技司副司長朱秀梅表示，數(shù)字孿生因感知和仿真技術(shù)而起，因綜合技術(shù)集成創(chuàng)新而興，數(shù)字孿生是涉及物聯(lián)感知、新型測繪、數(shù)據(jù)融合、仿真推演、深度學(xué)習(xí)等多環(huán)節(jié)、多技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新促群，涵蓋了信息技術(shù)的大部分產(chǎn)業(yè)鏈，可以說數(shù)字孿生是新一代數(shù)字浪潮下數(shù)字科技集成創(chuàng)新與應(yīng)用的典型代表。

    如今，數(shù)字孿生技術(shù)重塑信息化進(jìn)程，正展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛能。數(shù)據(jù)孿生技術(shù)不僅擁有廣闊的應(yīng)用空間，目前也正在逐步向智慧城市其他領(lǐng)域擴(kuò)展，例如智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧水利等。

    我國自主研制的天問一號(hào)火星探測器于2020年7月23日發(fā)射升空；經(jīng)過1次深空機(jī)動(dòng)和4次中途修正，于2021年2月10日成功進(jìn)入火星軌道；5月15日，天問一號(hào)成功穿越火星大氣層，著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)；5月22日，“祝融號(hào)”火星車駛離著陸平臺(tái)，到達(dá)火星表面，開始了對(duì)火星的探測之旅。實(shí)現(xiàn)這個(gè)極其復(fù)雜的科學(xué)任務(wù)，就應(yīng)用了數(shù)字孿生技術(shù)。

    朱秀梅指出，數(shù)字孿生可以大幅降低成本，提升各行各業(yè)數(shù)字化的部署速度和驗(yàn)證效率，并已在制造能源、醫(yī)療、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)開展了應(yīng)用實(shí)踐。特別是數(shù)字孿生城市提出以來，吸引了政產(chǎn)學(xué)研用各方的高度關(guān)注，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景，或?qū)⒊蔀閿?shù)字化轉(zhuǎn)型率先開花結(jié)果的領(lǐng)域。

    數(shù)字孿生助力智慧城市治理體系建設(shè)

    近年來，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，數(shù)字孿生城市已經(jīng)成為各地智慧城市建設(shè)的主流模式，政府積極制定發(fā)展規(guī)劃，學(xué)術(shù)界深入理論研究，產(chǎn)業(yè)界加速方案研發(fā)，數(shù)字孿生城市已由概念培育期進(jìn)入建設(shè)探索階段。

    數(shù)字孿生城市通過數(shù)據(jù)全域標(biāo)識(shí)、狀態(tài)精準(zhǔn)感知、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、模型科學(xué)決策以及智能精準(zhǔn)執(zhí)行等科技手段，有望成為城市智能運(yùn)行的先鋒模式，以及吸引高端治理資源加入持續(xù)迭代演進(jìn)的城市級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)。探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，有助于解決城市規(guī)劃、建設(shè)、管理中的復(fù)雜性和不確定性問題，提升城市現(xiàn)代化治理的能力和水平。

    “通過5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈人工智能的融合，很好的用在數(shù)字孿生城市前端的感知、捕獲、收集數(shù)據(jù)。”中國工程院院士鄔賀銓認(rèn)為，要以數(shù)字化助推城鄉(xiāng)發(fā)展和治理模式創(chuàng)新，全面提高運(yùn)行效率和宜居度；分級(jí)分類推進(jìn)新型智慧城市建設(shè)，將物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)施、通信系統(tǒng)等納入到公共基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，推進(jìn)市政公用設(shè)施、建筑等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和智能化改造；完善城市信息模型平臺(tái)和運(yùn)行管理服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)建城市數(shù)據(jù)資源體系，推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，探索建筑數(shù)字孿生城市。

    “數(shù)字孿生技術(shù)在城市層面已廣泛應(yīng)用�！敝袊�工程院院士李德仁告訴記者，數(shù)字孿生城市通過構(gòu)建城市物理世界與網(wǎng)絡(luò)虛擬空間一一對(duì)應(yīng)、相互映射、協(xié)同交互的復(fù)雜巨系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)“孿生城市”，實(shí)現(xiàn)城市全要素?cái)?shù)字化和虛擬化、城市全狀態(tài)實(shí)時(shí)化和可視化、城市管理決策協(xié)同化和智能化，形成了物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融的城市發(fā)展格局。

    李德仁也表示，在數(shù)字孿生城市中，基礎(chǔ)設(shè)施（水、電、氣、交通等）的運(yùn)行狀態(tài)，市政資源（警力、醫(yī)療、消防等）的調(diào)配情況，人流、物流和車流的安全運(yùn)控，都會(huì)通過傳感器、攝像頭、數(shù)字化子系統(tǒng)采集出來，并通過包括5G在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳遞到云端和城市的管理者�；�于這些數(shù)據(jù)以及城市模型可以構(gòu)建數(shù)字孿生體，從而更高效地管理城市。

    數(shù)字孿生發(fā)展仍面臨安全挑戰(zhàn)

    在虛擬世界中監(jiān)控物理世界的變化，數(shù)據(jù)的收集離不開物聯(lián)網(wǎng)硬件的支撐，因此設(shè)備的更新迭代以及編碼、標(biāo)準(zhǔn)、安全等問題還有待解決。

    中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)副理事長何桂立認(rèn)為，數(shù)字孿生技術(shù)有助于打破技術(shù)壁壘，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)協(xié)同，不斷催生城市治理和服務(wù)新模式。但與此同時(shí)，數(shù)字孿生將匯聚巨大的數(shù)據(jù)集合，對(duì)數(shù)據(jù)安全防護(hù)提出了更高的要求�！拔覀円�認(rèn)真落實(shí)《數(shù)據(jù)安全法》，不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，社會(huì)各界要加強(qiáng)行業(yè)自律，共同保障數(shù)字孿生城市健康可持續(xù)發(fā)展。”何桂立說。

    “數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展必須堅(jiān)持內(nèi)生安全自主創(chuàng)新�！敝煨忝分赋�，我們將引導(dǎo)和支持龍頭企業(yè)圍繞三維可視化建模、方針渲染、圖析引擎、空間計(jì)算、GPU芯片等數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)積極開展攻關(guān)，支持地方政府、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、行業(yè)組織與企業(yè)協(xié)作，搭建數(shù)字孿生的供需對(duì)接平臺(tái)，培育一批數(shù)字孿生領(lǐng)軍企業(yè)，促進(jìn)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展。