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以数字孪生城市推动新型智慧城市建设
来源:浙江经信委  作者:佚名 2017-12-11 11:00:40
数字孪生是数字化浪潮的必然结果。未来,物理世界和数字世界将平行共存,万物在实体之外都有数字孪生体如影随形。从工业领域到城市领域,数字孪生成为创新发展的基础设施和关键引擎。城市的数字孪生体——数字孪生城市既是数字城市的发展目标,又是智慧城市的建设起点,推动城市在数字化基础上真正开启智慧时代。

数字孪生是数字化发展的必经之路

数字孪生,是通过对物理世界的人、物、事件等要素数字化,在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”,形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的格局,通过数字化方式为物理对象创建虚拟模型,来模拟其在现实环境中的行为。数字孪生之所以受关注,源于控制、感知、网络、大数据人工智能等信息技术加速突破,尤其是随着物联网技术的发展,物理世界的参数通过传感器反馈到数字世界,完成仿真验证和动态调整已经成为可能。

数字孪生最先应用于工业领域,尤其是大型装备制造业,通过搭建整合制造流程的数字孪生生产系统,实现从产品设计、生产计划到制造执行的全过程数字化,将创新、效率和有效性提升至一个新的高度,与虚拟制造相比,有过之而无不及。据知名分析机构预测,2017年世界上40%的大型生产商都会运用虚拟仿真技术来为其生产过程建模。

随着信息技术发展和万物互联时代的到来,出现了一个明显的趋势:物理世界和与之对应的数字世界将形成两大体系,平行发展、相互作用。未来,数以百亿计的事物将以数字孪生形态呈现,即每个事物将分为两部分,一部分是实体,存在于物理世界,另一部分是实体的数字孪生体,存在于数字世界。孪生体是实体的虚拟映像,表征实体并映射实体的“一举一动”。物理世界的任何事物都能在数字世界做到信息可查、轨迹可循。本质上,数字世界为了服务物理世界而存在,物理世界因为数字世界而变得更加美好,这对孪生体是数字化浪潮的必然结果,是数字化的理想状态,是数字化的必经之路。

数字孪生城市既是数字城市的目标也是智慧城市的起点

如果物理世界是一个工厂,则对应的数字世界是数字孪生工厂;如果物理世界是一个城市,那么对应的数字世界即数字孪生城市。从工业引伸到城市是自然而然的结果,因为在数字化领域,城市是更大的舞台,城市是由人、物、事件组成的复杂系统,比工厂更加丰富多彩。城市发展至今,面临严重的问题,传统的发展模式已经失效,以信息化为引擎的数字城市、智慧城市成为城市发展的新理念和新模式。虽然数字城市的提出由来已久,但之前的概念并没有上升到数字孪生的高度,这与技术发展的阶段有关。如今,数字孪生城市的内涵,真正体现了数字城市想要达到的愿景和目标。

智慧城市是数字城市发展的高级阶段。数字孪生城市作为数字城市的目标,却是智慧城市建设的新起点,赋予城市实现智慧化的重要设施和基础能力;它是在技术驱动下城市信息化从量变走向质变的里程碑,由点到线、由线到面,基于数字化标识、自动化感知、网络化连接、智能化控制、平台化服务等强大技术能力,使数字城市模型能够完整浮出水面,作为一个孪生体与物理城市平行运转,虚实融合,蕴含无限创新空间。

数字孪生城市的构建,将引发城市智能化管理和服务的颠覆性创新。试想,与物理城市对应着一个数字孪生城市,物理城市所有的人、物、事件、建筑、道路、设施等,都在数字世界有虚拟映像,信息可见,轨迹可循,状态可查;虚实同步运转,情景交融;过去可追溯,未来可预期;当下知冷暖,见微知著,睹始知终;全市一盘棋尽在掌握,一切可管可控;管理扁平化,服务一站式,信息多跑路,群众少跑腿;虚拟服务现实,模拟仿真决策;精细化管理岂非容易,人性化服务岂非不难,城市智慧再不是空谈。

产业界对数字孪生城市认识有限

数字孪生城市与物理城市相对应,要建成智慧城市,首先要把相关城市的数字孪生体构建出来,因为城市级的整体数字化是城市级智慧化的前提条件。以前没有提“数字孪生”这个概念,是因为认识程度和技术条件都不成熟,如今信息通信技术高速发展,已经基本具备了构建数字孪生城市的能力。全域立体感知、数字化标识、万物可信互连、泛在普惠计算、智能定义一切、数据驱动决策等,构成了数字孪生城市强大的技术模型;大数据、区块链、人工智能、智能硬件、AR(增强现实)、VR(虚拟现实)等新技术与新应用,技术模型不断完善,功能不断拓展增强,使模拟、仿真、分析城市中发生的问题成为可能。虽然技术条件基本成熟,但实现方案相当复杂,这不仅是新技术融合创新的试验场,也是人类智慧达到新高度的新挑战。

目前,智慧城市建设虽然在全国各地积极推进,但提出以数字孪生城市为基础来构建的城市凤毛麟角,个别地方注重城市级物联网基础设施建设,只能说触及了数字孪生城市的皮毛。针对数字孪生城市,产业界尚没有深刻的认识,更缺乏对方案的研究。希望本文能抛砖引玉,引起业界对于数字孪生城市的思考和重视,共同推动智慧城市建设进入新阶段。

编辑:赵贤慧
关键字:     智慧城市  数字化转型  制造业 
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