數字孿生成就智慧城市核心應用場景!
前言:
城市實體將成為滿足基本生活空間的基礎載體,并主要通過數字化為用戶提供一切皆服務的方式,提供價值。
小到一顆螺絲釘,大到一座城市,物理世界中的各種事物均可擁有數字孿生模型。
作者 | 方文
數字孿生的概念及產生的條件
我們可以把數字孿生認為是數字的雙胞胎。更確切的來說,是兩個系統。
一個系統存在與現實的物理世界,一個系統存在與虛擬的計算機世界。
通過智能技術,使得這個存在于虛擬世界中的系統也能以一種直觀的方式讓我們感知與觸碰。
因為物理世界是由千億級的各類數據構成,所以在虛擬世界中的仿真即便就是對各類數據的仿真,即數字孿生。
物理世界運載著人類以及龐大的生態系統,它的運轉容不得一絲的差錯,我們更是沒有膽量去屢次試錯。
在城市病日益突出的今天,為了使得城市的運行更加的美好,人類開始嘗試用各種技術手段改變現有環境。
數字孿生可以在不改變原有物理世界的情況下,運用數字孿生技術,克隆出與之對應的虛擬世界,在虛擬世界中我們可以看到物理世界的角角落落,并且可以在虛擬世界中進行各種創新性嘗試與改革。
這樣將大大減少了試錯的成本,并且可以不斷調優,使得決策更加助力與現實環境。
如今,各行各業都講究“智能化”、“網絡化”、“數字化”,而這些的實現恰是“數字孿生”應用落地所導向的標準。
“數字孿生”的野心更大,其想實現的是對整個物理世界的完整的數字映射。
數字孿生所具有的5大特征
①互操作性:數字孿生中的物理實體和數字空間的虛擬實體能夠雙向映射、動態交互和實時連接。
②可擴展性:數字孿生技術具備集成、添加和替換的能力,能夠針對多尺度、多物理、多層級的數字模型內容進行擴展。
③實時性:數字化虛擬實體可對物理實體進行隨時間軸變化而進行實時狀態的數字表征。
④保真性:即數字化虛擬實體與物理實體保持在樣態、狀態、相態和時態上的高度仿真。
⑤閉環性:數字化虛擬實體可以描述物理實體的可視化模型和內在機理,以便對物理實體狀態數據進行監視、分析、推理、優化工藝參數和運行參數,實現決策功能,形成閉環性。
“造城如造車”的數字孿生
像“造智能車”那樣去“造智能城”,根本目的就是為了打破漸進式城市智能化帶來的協同感缺失和重復建設冗余,以統一的智能化城市底座(城市操作系統)實現對城市的全面智能化建設。
圍繞智能城市中樞產生的“五力模型”:
①中心驅動力(統一大腦);
②全面感知力(城市感知層);
③彈性管理調度能力(城市運營管理層);
④泛場景服務力(城市場景解決方案集群);
⑤高品質體驗輸送能力(超級智能服務終端)。

全面感知這是智能城市的最底層架構,它類似智能汽車搭載的各類傳感器和連接的云端數據。
通過物理感知(如無人機勘察、流動測速車)、AIoT感知(部署在城市各角落的傳感器)、業務感知(城市各業態的大數據整合)幫助城市實現全面數字化,建立與物理城市完全映射的數字城市,實現數字孿生。

數字孿生成就智慧城市的核心應用場景
數字孿生作為數字經濟當中一項關鍵技術和高效能工具,可以有效發揮其在模型設計、數據采集、分析預測、模擬仿真等方面的作用,助力推進產業數字化,促進數字經濟與實體經濟融合發展。
現在,得益于物聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術的發展,數字孿生在各領域得到越來越廣泛的應用實施。

在智慧城市建設中,基于全城市要素的數據,可以推動以人為核心的城市設計、交通規劃等,具體到設計層面,可以實現1:1復原城市原貌空間,進行細化顆粒度到建筑、道路、管線、設備等底層規劃,具體到施工層面,可以進行工程施工的可視化管理和環境的實時監測。
在城市管理上,借助數字孿生技術,可以建設數字駕駛艙以數字化方式展現現在城市運營態勢,實現城市管理決策協同化和智能化,推動像虛擬交互、智慧服務等城市公共服務系統。

在智慧醫療的建設上,一系列移動監測、移動診室、無線遠程會診、智慧處方、醫療信息云存儲等智能技術手段的應用,正在提升城市醫療的覆蓋面,提升醫療資源分配的效率。
在數字醫療中,可以實現對患者的精準醫療,實時的健康監測管理和遠程醫療,從而實現醫療監護設備的小型化,發展智慧家庭健康保健、健康監護,大幅降低城市公眾醫療負擔,緩解城市醫療資源緊缺的壓力。

數字孿生技術迎來新突破
作為近年來最受關注的技術之一,數字孿生正在成為新基建、工業互聯網等國家重大科技發展方向中關鍵且通用的技術環節。
2020年4月,國家發改委和中央網信辦聯合發布《關于推進“上云用數賦智”行動 培育新經濟發展實施方案》,指出要聚焦數字孿生體專業化分工中的難點和痛點,引導各方參與提出數字孿生的解決方案。
同時,數字孿生與5G、AI、云、大數據等技術的深度融合,使其應用場景和需求市場空前豐富,成為產業和科技發展的重要助推力量。
目前,數字孿生應用場景僅被開發了不到1%,但數字孿生技術對過去、現在和未來的價值巨大。
對于過去,數字孿生可以沉淀數據,實現業務閉環,并幫助客戶進行分析提升;
針對現在,數字孿生場景可以實現全局感知、智能運控和實時調度;
針對未來,數字孿生場景起到了模擬推演、仿真預測和輔助決策的關鍵作用。
結尾
數字孿生技術的發展也面臨許多挑戰,目前,數字孿生在很多場景還只能作為決策輔助或參考。
其中最主要的是保證所建立數字模型的可信性,建立一個高質量的數字模型,并使其能夠最大程度反映物理對象的特性,這一工作仍任重道遠。
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