数字孪生究竟有哪些应用价值?

五道集团
在政策引领之下,数字孪生正在成为新型智慧城市的发力点。多维度的城市信息模型在交通、公安、水利、医疗、建筑等领域得以迅速推广和复制,跨行业多部门的数字孪生生态系统正在形成。

以数字孪生城市为导向推进智慧城市建设

2020年4月,国家发展改革委重磅发布《关于推进“上云用数赋智”行动培育新经济发展实方案》,其中“数字孪生”技术在《方案》中被提及多次,和云计算、人工智能、5G、物联网等前沿技术一样,受关注程度上升到国家高度。

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同时,全国各地陆续出台政策,提前布局数字孪生城市建设,配套措施也在紧锣密鼓地落实:

2020年,上海市发布《关于进一步加快智慧城市建设的若干意见》,探索建设数字孪生城市,数字化模拟城市全要素生态资源,构建城市智能运行的数字底座。

同年,北京市海淀区提出,将陆续实施城市大脑建设,结合城市规划、建设、运营搭建海淀区的数字孪生城市时空数据图。

贵阳市提出从超大型社区治理、街区街道等小型城市生态系统入手打造数字孪生城市。

浙江省则发布了未来社区建设试点实施方案,制定“未来社区”九大场景,提出构建现实和数字孪生社区的要求。

广东省推出《推进新型基础设施建设三年实施方案(2020-2022年)》,提出“将探索构建‘数字孪生城市’实时模型,打造全要素‘数字孪生城市’一网通管系统”。

海南省发布《智慧海南总体方案》,提出“到2025年底,基本建成‘数字孪生第一省’”。

舟山市、西咸新区、重庆市、长三角一体化示范区等地纷纷采用数字孪生城市的建设理念和模式,先后制定智慧城市顶层设计和规划,以数字孪生城市为导向推进智慧城市建设。

在政策引领之下,数字孪生正在成为新型智慧城市的发力点。多维度的城市信息模型在交通、公安、水利、医疗、建筑等领域得以迅速推广和复制,跨行业多部门的数字孪生生态系统正在形成。在这个生态系统中,空间信息、BIM建模、VR/AR、人工智能等学科领域加速融合,运营商、技术提供商、集成商、设备供应商等数字产业部门与传统产业部门全面合作布局数字孪生场景应用,初步形成数字孪生平台的开放式生态化共建模式。

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数字孪生的智慧城市应用

数字孪生是指充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映和管控相对应的实体对象的全生命周期过程。

相比于工业制造的“产品生命周期”,城市的“生命周期”更长,数字孪生带来的回报更大。

事实上,印度海德拉巴、新加坡,还有我们深圳、雄安,都已经在做这方面的摸索和尝试。

大量的投资,正在涌向“智慧城市+数字孪生”的应用场景。阿里的“城市大脑”、“数字平行世界”,还有科大讯飞的“讯飞超脑”,都涉及到智慧城市和数字孪生的结合。

如果将数字孪生运用到城市中,就是在建筑信息模型和城市三维地理信息系统基础上利用物联网技术把物理城市的人、物、事件和水、电、气等所有要素数字化,在网络空间再造一个与之完全对应的“虚拟城市”,形成物理维度上的实体城市和信息维度上的数字城市同生共存、虚实交融的格局。

一个成熟的数字孪生城市,就是以全域数字化标识和一体化感知检测为数据孪生基础,以全域全景的数据资源、高性能的协同计算、深度学习的机器智能平台为城市信息中枢,以数字孪生模型平台为城市运行信息集成展示载体,操控城市治理、民生服务、产业发展等各系统协同运转,形成一种自我优化的智能运行模式,实现“全域立体感知、万物可信互联、泛在普惠计算、智能定义一切、数据驱动决策”。

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数字孪生受到重视的原因

数字孪生城市既是数字城市的目标,也是智慧城市建设的新高度,赋予城市实现智慧化的重要设施和基础能力。数字孪生的智慧城市将实现在网络空间对物理空间的现实城市的智能运控与管理。

举例来说,之所以数字孪生技术受到如此重视,是因为它可以完全绕过现实实物,直接通过操控数字孪生体进行模拟、仿真和预测。例如波音公司的波音777客机,就是利用数字孪生的初期技术开发设计的。它的整个研发过程,300多万个零部件,没有任何图纸模型,完全依靠数字仿真来推演,然后直接进行量产。据报道,这项技术帮助波音公司减少返工量50%,有效缩短研发周期40%。

总的来说,数字孪生技术能够解决困扰人们已久的虚拟世界和现实世界连接交互的问题,它充分利用模型、数据、智能并集成多学科的技术,面向产品全生命周期过程,具有可观的应用价值。

利用该技术,可以在数字世界模拟出小到一颗螺丝、大到一座城市,甚至精密复杂如人体的内在结构。理论上讲,物理世界中的各种事物均可使用数字孪生技术进行复制。据有关信息研究和分析机构预测,未来一到两年内,全世界一半以上的大型生产厂家将使用这一技术,可以帮助他们提高近10%的生产效率。

正因如此,数字孪生技术受到了空前的重视。如今,随着数字经济成为全球热点,数字孪生技术与新基建、工业互联网等概念被紧密联系在一起,在国家政策的推动下正在加速进入普及时代,对我国经济社会发展的影响也日益深刻。

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数字孪生城市具有精准映射、虚实融合模拟仿真等核心能力,对于自动发现城市风险、自发洞察城市运行规律、追踪回溯人物轨迹、时间控管及空间定位、分析推演治理决策、仿真演练预案以及高效配置要素资源等方面发挥着重要的作用。通过打造数字孪生城市,推进新一代信息通信技术与城市信息化发展战略深度融合,最终提升城市综合治理能力的数字化水平,已成为当前新型智慧城市现代化全周期管理的“最后一公里”。

未来,或许从花草树木,到车水马龙,大到城市,小到石块,都能逼真还原。有这样一个“活”的数字孪生世界,你能脑补出哪些价值?

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