智慧城市吳紅輝：只要這四點，助你讀懂“數字孿生”

城市猶如夢境，一切想象都可在夢中實現。

——《看不見的城市》卡爾維諾

城市是人類活動最密集的地區，是承載著人類生產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題。

如何將鋼筋水泥的實物空間通過全局可視的操作系統進行管理？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生的飛行數據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“數字孿生”概念，該理念迅速在科技圈引爆浪潮，眾多IoT領域玩家紛紛下海，數字孿生也成為了智慧空間升級的必選路徑。

試想將整個城市復制粘貼，投射在虛擬動態的數字世界中，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字孿生打造的“虛擬城市”里幫你打理這些場景的數據呢。

四個特點簡括“數字孿生”

數字孿生技術早期主要在工業界被廣泛使用，也奠定了其“全生命周期”的第一個特點。熟悉工業制造領域的朋友應該都聽過“產品生命周期管理（Product Life-Cycle Management, PLM）”這個名詞，意指從客戶對產品的需求開始到設計、上市、維護直至淘汰的產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體產生的信息，其在虛擬空間投射出的孿生體還可以實現基于任務的訪問，在全生命周期中監控、模擬和優化產品，實現真正的“可持續發展”。

得以收集全周期數據的落腳點在于數字孿生技術的第二個特點——“實時或準實時”復制能力，也是最便于將其與“數字建模”區分開來的特性。數字孿生可以將本體當下的實時狀態不斷更新反饋在數字空間中，打造“動態”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展至今，除了基本的空間仿生功能，數字孿生技術也具備了基本的數據分析功能，通過對設備運行、傳感器更新、應用程序等數據的監測，分析和評估未來空間運行的狀態。物理模型輸入運行數據，孿生體輸出未來信息，“雙向”運行也是數字孿生技術發展出的第四個特點。

2002年便投身研究數字孿生概念的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，利用信息和數據對物理環境的過去和將來狀態進行分析解讀，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，利用數字孿生搭建物理城市和數字城市的橋梁，通過匯集海量城市運行、規劃和建設的數據，在數字化平臺搭建實時鏡像，對城市的超長生命周期進行描述和反饋，實現“全景監測更大的城市，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律，對城市中的各個系統和設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技術概念進化成轉型和變革的動力。把數字孿生概念應用到智慧城市的實踐中。

以數字孿生城市為導向進行的智慧城市建設在當下受到國家政策的積極鼓勵，也因其自身的先進性吸引眾多企業紛紛入局。長遠來看，面對海量數據和數百上千的關聯方，管理部門及運營商需在擁有清晰愿景的同時，加強數據治理與監管；同時，數字孿生的建設在任何場景中都應該是由人的體驗驅動的，“以人為本，因地制宜”就顯得格外重要了，根據不同的環境需求量身定制數字孿生應用及實施方案，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。

Grieves教授曾表示：“在原先耗用物理實際產品的地方，都應該使用字節（數據）。”期待數字孿生技術在未來為我們帶來更具自主性、智能化的空間科技新時代！