發(fā)展數(shù)字孿生（DT） 建設(shè)新型智慧城市

數(shù)字孿生的發(fā)展可以從生理孿生說(shuō)起。生理孿生，是物種起源，大概在20世紀(jì)60年代，發(fā)展到物理的孿生，21世紀(jì)初，大家比較重視研究數(shù)字孿生。

數(shù)字孿生定義及發(fā)展

數(shù)字孿生的定義，就是通過(guò)對(duì)現(xiàn)代物理世界的人、機(jī)、物等所有要素進(jìn)行數(shù)字化，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)空間，可以與物理世界完全對(duì)應(yīng)，這是虛擬世界。虛擬信息空間世界與現(xiàn)實(shí)物理空間世界具有虛實(shí)映射，操控演化。從云計(jì)算平臺(tái)（城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，政府、企業(yè)乃至個(gè)人廣泛使用）、大數(shù)據(jù)（城市重要資產(chǎn)、戰(zhàn)略資源，基于大數(shù)據(jù)分析的智能決策應(yīng)用不斷涌現(xiàn)）、（移動(dòng)）互聯(lián)網(wǎng)（公眾獲取城市生活服務(wù)的重要優(yōu)先渠道，也是延伸服務(wù)的重要手段）、物聯(lián)網(wǎng)（推動(dòng)萬(wàn)物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)，廣泛應(yīng)用于城市治理領(lǐng)域的感知監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集等）、人工智能（基于深度學(xué)習(xí)的人工智能應(yīng)用可精準(zhǔn)預(yù)測(cè)城市問(wèn)題，極大提升市民體驗(yàn)）到數(shù)字孿生，發(fā)展到現(xiàn)在，數(shù)字孿生城市，它能夠虛擬服務(wù)現(xiàn)實(shí)、模擬仿真決策、智能化發(fā)展。

智慧城市可以實(shí)現(xiàn)見(jiàn)微知著，睹始知終;做到過(guò)去可追溯、未來(lái)可預(yù)期、當(dāng)下知冷;對(duì)一切盡在掌握，皆可掌控;實(shí)現(xiàn)管理扁平化、服務(wù)一站式、信息多跑路、人力少跑腿。智慧城市主要要解決效率問(wèn)題、精度問(wèn)題、內(nèi)核問(wèn)題、場(chǎng)景問(wèn)題。

數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)字孿生已經(jīng)在新加坡、法國(guó)、加拿大等國(guó)家，我國(guó)的雄安新區(qū)、杭州等地展開(kāi)實(shí)踐。數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景就是物理世界與數(shù)字世界之間融合，其根本是DT（數(shù)字孿生）和CPS（信息空間與物理空間融合）相融合，是高度集成發(fā)展的。所以，數(shù)字孿生城市必須開(kāi)發(fā)建設(shè)多場(chǎng)景。這里我想特別介紹建筑。建筑也是數(shù)字孿生的場(chǎng)景之一，是城市的基石，也是發(fā)展的前提。發(fā)展建筑的智能化，促進(jìn)提升智慧城市的建設(shè)。數(shù)字孿生，就是建筑數(shù)字化轉(zhuǎn)換的重要抓手。

發(fā)展數(shù)字孿生應(yīng)用于智慧城市的基本要點(diǎn)。第一，學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)新一代IT，拓展現(xiàn)代信息化、工業(yè)化、城市化。以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、AI、量子信息、移動(dòng)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)，正在對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)激發(fā)引領(lǐng)、帶動(dòng)和演化科技革命、產(chǎn)業(yè)變革的重大作用，所以，我們要強(qiáng)力開(kāi)拓現(xiàn)代信息化向縱深發(fā)展，向信息化、智能化發(fā)展。第二，“三元空間”“兩化融合”深度協(xié)調(diào)發(fā)展。主動(dòng)積極推動(dòng)“三元空間”（物理空間、人文空間、信息空間）（PHC）運(yùn)籌協(xié)調(diào)、深度融合，以信息空間廣泛滲透嵌入到物理空間和人類社會(huì)空間，讓人、機(jī)、物實(shí)現(xiàn)社會(huì)中的動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、交互、三維立體呈現(xiàn)可視化管理，提升城市和產(chǎn)業(yè)的智能化水平。我們要把現(xiàn)代信息化與工業(yè)制造、城市治理的全過(guò)程、全環(huán)節(jié)、全要素多方面、多系統(tǒng)進(jìn)行融合、優(yōu)化、協(xié)調(diào)、共享，由此可以輻射和滲透整個(gè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)各方面，深度改變?nèi)嗣竦纳a(chǎn)、工作、思維、生活等方式，從而把工業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)演變到數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會(huì)。第三，要應(yīng)用數(shù)字孿生的思路。要以兩界映射、虛實(shí)交互為基點(diǎn)，進(jìn)行焦點(diǎn)融合，做到精虛軟控（精度化、虛擬化、軟件化、控制化）、操控演化，發(fā)展新型智慧城市，提升智能化水平。

深化DT與IT融合

第一，發(fā)展數(shù)字孿生、仿真，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用。數(shù)字孿生、仿真技術(shù)與大數(shù)據(jù)密切融合，推動(dòng)城市政務(wù)、治理、制造等服務(wù)新動(dòng)能。第二，DT與大數(shù)據(jù)融合，推動(dòng)城市服務(wù)新動(dòng)能，引發(fā)新變革。如今，全球數(shù)據(jù)爆發(fā)增長(zhǎng)，海量集聚，特別是在我國(guó)引發(fā)大數(shù)據(jù)的新時(shí)代。顯示以信息、數(shù)據(jù)、知識(shí)為關(guān)鍵要素，將物質(zhì)形態(tài)資源與非物質(zhì)形態(tài)資源深度融合，全面提升全要素生產(chǎn)率，發(fā)展以創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享為特征的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)城市社會(huì)的新功能，新變革。在城市大力發(fā)展大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)資源管理體系的協(xié)調(diào)性、開(kāi)放性、共享性，打破城市傳統(tǒng)管理和制度。

第二，重點(diǎn)發(fā)展數(shù)字孿生，強(qiáng)調(diào)提質(zhì)增效、融合共贏，衍生出共享經(jīng)濟(jì)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動(dòng)城市在高質(zhì)量、高效率、高動(dòng)力的變革。智慧城市社會(huì)是一個(gè)十分復(fù)雜、科學(xué)、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的特大系統(tǒng)工程。現(xiàn)今開(kāi)發(fā)DT，發(fā)展大數(shù)據(jù)、城市的政務(wù)中心，推進(jìn)政府決策科學(xué)化、社會(huì)治理精準(zhǔn)化、公共服務(wù)高效化;構(gòu)建以DT+大數(shù)據(jù)為主，實(shí)踐探索兩化深度融合，兩向映射、兩界演化的城市綜合管理服務(wù)平臺(tái)，逐步打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)新網(wǎng)絡(luò)，多方面實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展，建立新型智慧城市的生態(tài)體系，融現(xiàn)社會(huì)的新變革。第三，發(fā)展數(shù)字孿生推動(dòng)城市治理服務(wù)新動(dòng)能，提升智能化。城市綜合管理服務(wù)平臺(tái)（包括綜合統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集平臺(tái)化、數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一整合共享平臺(tái)、城市公共數(shù)據(jù)開(kāi)放平臺(tái)化、110報(bào)警對(duì)接、城市信息基礎(chǔ)設(shè)施等）。在這樣一個(gè)智能服務(wù)平臺(tái)上，提升數(shù)字化的管理。第四，應(yīng)用DT，發(fā)展綜合信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的交互仿真，提升智能化。將城市（社會(huì)）進(jìn)行數(shù)字化一體化管理：即將感知、分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)察為五大領(lǐng)域進(jìn)行綜合統(tǒng)一數(shù)字化安全保障監(jiān)控管理。將城市（社會(huì)）立體安防提升智能化水平，重視城市（社會(huì)）三元空間深度融合，充分利用空天地電網(wǎng)一體化技術(shù)。

強(qiáng)化DT的數(shù)據(jù)、模型新模式

第一，建設(shè)發(fā)展“谷”“園”基地的新動(dòng)能、新模式，形成有特色、智能化的基地。深入發(fā)展信息網(wǎng)絡(luò)空間與現(xiàn)實(shí)物理世界融合，應(yīng)用數(shù)字孿生的基點(diǎn)，雙向映射、兩界演化;加快構(gòu)建現(xiàn)代化新型基地設(shè)施（5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等）;突出AI發(fā)展創(chuàng)新（軟件定義網(wǎng)絡(luò)化SDN、網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV、邊緣計(jì)算EC、同步網(wǎng)、協(xié)管平面等）;強(qiáng)化信息、數(shù)據(jù)、資源，建設(shè)智能化園區(qū)，發(fā)展聯(lián)盟基地;抓住新機(jī)遇，開(kāi)發(fā)新思路，創(chuàng)造新動(dòng)力、新模式，建設(shè)有特色的新基地。第二，積極創(chuàng)新，應(yīng)用現(xiàn)代化先進(jìn)感知技術(shù)。多源、多通道、多波段的先進(jìn)傳感器：如SOC、RFID、MEMS、WSN以及雷達(dá)、電視、紅外、光學(xué)、激光等;關(guān)注傳感網(wǎng)：是滲透、注入物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)感知功能的基礎(chǔ)能力;融合發(fā)展多維感知技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)跨界聯(lián)接、協(xié)同交互、數(shù)據(jù)交流的技術(shù)支撐，利于跨界融合、資源共享;現(xiàn)代化感知層+網(wǎng)絡(luò)層+認(rèn)知層+應(yīng)用層=萬(wàn)物感知。第三，強(qiáng)化異構(gòu)數(shù)據(jù)融合共享技術(shù)。多異構(gòu)、多網(wǎng)絡(luò)、多系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，交互融合;在人、機(jī)、物交互發(fā)展中，加強(qiáng)數(shù)據(jù)化進(jìn)程，呈現(xiàn)跨界融合，資源共享;不斷發(fā)展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，提升物質(zhì)鏈、價(jià)值鏈水平，構(gòu)建智能開(kāi)源生態(tài)體系;繼續(xù)關(guān)注知識(shí)特征、知識(shí)匹配、知識(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)等發(fā)展，將知識(shí)與信息的科學(xué)技術(shù)水平升華。第四，建設(shè)智慧交通。用互聯(lián)網(wǎng)浮動(dòng)車數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)路口、路段的車輛通行情況，統(tǒng)計(jì)路口延誤率、時(shí)空通行圖等相關(guān)指標(biāo)，在樣本量達(dá)到一定閾值時(shí)，可動(dòng)態(tài)地檢測(cè)和診斷交通問(wèn)題，合理制定相應(yīng)的信號(hào)配時(shí)方案，并自動(dòng)下發(fā)至路口的信號(hào)機(jī)運(yùn)行。該系統(tǒng)已在廣西柳州得到應(yīng)用。第五，建設(shè)“基地”，著力拓展集群交互控制協(xié)同技術(shù)。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)，拓展開(kāi)放、創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、交互、控制、共享等;虛實(shí)交互、精準(zhǔn)映射、動(dòng)態(tài)演化、“基地”提升;自主開(kāi)發(fā)控制協(xié)同技術(shù)，在“基地”園林中構(gòu)建大小閉合回路的精細(xì)控制系統(tǒng)，執(zhí)行優(yōu)化的“感知、分析、執(zhí)行”，實(shí)現(xiàn)融合共享;強(qiáng)化集群交互共享：集群智能、快速響應(yīng)、優(yōu)化策略、開(kāi)放共贏。

（本文根據(jù)鐘山院士的公開(kāi)演講整理而成，未經(jīng)本人確認(rèn)。）

新型智慧城市及發(fā)展特征

DT城市主題可以用四個(gè)字概括：精、虛、軟、控。精準(zhǔn)映射，是指基礎(chǔ)設(shè)施的全面數(shù)字化建模、城市運(yùn)行狀態(tài)的充分感知和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，形成虛擬城市在信息維度導(dǎo)航對(duì)實(shí)體城市的精準(zhǔn)信息表達(dá)和映射。虛實(shí)交互是在城市實(shí)體空間可觀察各類痕跡，在城市虛擬空間可搜索各類信息，虛實(shí)對(duì)應(yīng)，交互協(xié)同。軟硬仿真是針對(duì)物理城市建立相應(yīng)的虛擬模型，并以軟件的方式模擬城市人、事、物在真實(shí)環(huán)境下的行為，通過(guò)大數(shù)據(jù)計(jì)算模擬城市發(fā)展和演化趨勢(shì)。智能操控，是通過(guò)數(shù)字孿生城市模擬、仿真、推演，提供合理可行的對(duì)策建議，優(yōu)化城市規(guī)劃和管理，關(guān)鍵在發(fā)展多樣式精細(xì)操作控制的閉合回路，提升智能化。

構(gòu)建數(shù)字孿生城市的基本要求有虛實(shí)映射、演化反饋、信息互通、資源共享、全面感知、高效協(xié)同、閉環(huán)優(yōu)化、精準(zhǔn)控制、集群智能、快速響應(yīng)、安全可控、開(kāi)放共贏。