智慧城市吳紅輝：只要這四點(diǎn)，助你讀懂“數字孿生”

城市猶如夢(mèng)境，一切想象都可在夢(mèng)中實(shí)現。

——《看不見(jiàn)的城市》卡爾維諾

城市是人類(lèi)活動(dòng)最密集的地區，是承載著(zhù)人類(lèi)生產(chǎn)生活空間的復雜巨系統，海量的數據交織在一起，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進(jìn)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)生的飛行數據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，數字孿生也成為了智慧空間升級的必選路徑。

試想將整個(gè)城市復制粘貼，投射在虛擬動(dòng)態(tài)的數字世界中，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，當你在乘坐地鐵、進(jìn)入辦公樓、在商場(chǎng)購物的時(shí)候，運營(yíng)人員其實(shí)就在數字孿生打造的“虛擬城市”里幫你打理這些場(chǎng)景的數據呢。

四個(gè)特點(diǎn)簡(jiǎn)括“數字孿生”

數字孿生技術(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(hù)對產(chǎn)品的需求開(kāi)始到設計、上市、維護直至淘汰的產(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、處理和運用大量的數據。數字孿生科技在其中不僅作為數據庫完整的接收和保護物理空間實(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)現基于任務(wù)的訪(fǎng)問(wèn)，在全生命周期中監控、模擬和優(yōu)化產(chǎn)品，實(shí)現真正的“可持續發(fā)展”。

得以收集全周期數據的落腳點(diǎn)在于數字孿生技術(shù)的第二個(gè)特點(diǎn)——“實(shí)時(shí)或準實(shí)時(shí)”復制能力，也是最便于將其與“數字建?！眳^分開(kāi)來(lái)的特性。數字孿生可以將本體當下的實(shí)時(shí)狀態(tài)不斷更新反饋在數字空間中，打造“動(dòng)態(tài)”的孿生體，和實(shí)體一起成長(cháng)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制發(fā)展至今，除了基本的空間仿生功能，數字孿生技術(shù)也具備了基本的數據分析功能，通過(guò)對設備運行、傳感器更新、應用程序等數據的監測，分析和評估未來(lái)空間運行的狀態(tài)。物理模型輸入運行數據，孿生體輸出未來(lái)信息，“雙向”運行也是數字孿生技術(shù)發(fā)展出的第四個(gè)特點(diǎn)。

2002年便投身研究數字孿生概念的Michael Grieves教授曾說(shuō)過(guò)：“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(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，利用信息和數據對物理環(huán)境的過(guò)去和將來(lái)狀態(tài)進(jìn)行分析解讀，并可多次反復利用永不浪費，減少試錯成本及物理?yè)p耗。

數字孿生的落地實(shí)驗

以我國常住人口占比最高的城市空間舉例，利用數字孿生搭建物理城市和數字城市的橋梁，通過(guò)匯集海量城市運行、規劃和建設的數據，在數字化平臺搭建實(shí)時(shí)鏡像，對城市的超長(cháng)生命周期進(jìn)行描述和反饋，實(shí)現“全景監測更大的城市，細微感知更小的角落”。運營(yíng)人員只需坐在大屏幕前就能洞察原不可見(jiàn)的空間隱形運行規律，對城市中的各個(gè)系統和設備進(jìn)行遠程定位管控，通過(guò)回溯事件軌跡做出決策分析。城市的治理、運營(yíng)、服務(wù)都將走出“盲人摸象”的局面。

探索數字孿生智慧城市已被納入我國“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要，數字孿生在中國正從一個(gè)技術(shù)概念進(jìn)化成轉型和變革的動(dòng)力。把數字孿生概念應用到智慧城市的實(shí)踐中。

以數字孿生城市為導向進(jìn)行的智慧城市建設在當下受到國家政策的積極鼓勵，也因其自身的先進(jìn)性吸引眾多企業(yè)紛紛入局。長(cháng)遠來(lái)看，面對海量數據和數百上千的關(guān)聯(lián)方，管理部門(mén)及運營(yíng)商需在擁有清晰愿景的同時(shí)，加強數據治理與監管；同時(shí)，數字孿生的建設在任何場(chǎng)景中都應該是由人的體驗驅動(dòng)的，“以人為本，因地制宜”就顯得格外重要了，根據不同的環(huán)境需求量身定制數字孿生應用及實(shí)施方案，才能打造出擊中客戶(hù)痛點(diǎn)的高價(jià)值智慧場(chǎng)景。

人類(lèi)生活的空間發(fā)展史就是人類(lèi)文明的進(jìn)化史，我們在億萬(wàn)年進(jìn)化而來(lái)的空間中成長(cháng)，也用全新的科技反哺空間建設。

Grieves教授曾表示：“在原先耗用物理實(shí)際產(chǎn)品的地方，都應該使用字節（數據）?！逼诖龜底謱\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！