数字孪生助力新型智慧城市建设

    2020年以来，数字孪生不再只是一种技术，而是一种发展新模式、转型新路径、变革新动力，成为新型智慧城市建设发展的必由之路和未来选择。

    在2021中国互联网大会上，多位专家向记者表示，在5G、大数据、人工智能、虚拟现实、数字仿真等各种信息技术交融应用之下，与物理世界映射的数字孪生空间逐渐呈现出来，成为互联网发展的新方向、新阵地。

    数字孪生展现巨大潜能

    数字孪生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维/多尺度/多物理量模型，为观察物理世界、认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一种有效手段。

    工业和信息化部科技司副司长朱秀梅表示，数字孪生因感知和仿真技术而起，因综合技术集成创新而兴，数字孪生是涉及物联感知、新型测绘、数据融合、仿真推演、深度学习等多环节、多技术的技术创新促群，涵盖了信息技术的大部分产业链，可以说数字孪生是新一代数字浪潮下数字科技集成创新与应用的典型代表。

    如今，数字孪生技术重塑信息化进程，正展现出巨大的应用潜能。数据孪生技术不仅拥有广阔的应用空间，目前也正在逐步向智慧城市其他领域扩展，例如智慧交通、智慧医疗、智慧水利等。

    我国自主研制的天问一号火星探测器于2020年7月23日发射升空；经过1次深空机动和4次中途修正，于2021年2月10日成功进入火星轨道；5月15日，天问一号成功穿越火星大气层，着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区；5月22日，“祝融号”火星车驶离着陆平台，到达火星表面，开始了对火星的探测之旅。实现这个极其复杂的科学任务，就应用了数字孪生技术。

    朱秀梅指出，数字孪生可以大幅降低成本，提升各行各业数字化的部署速度和验证效率，并已在制造能源、医疗、环保等多个行业开展了应用实践。特别是数字孪生城市提出以来，吸引了政产学研用各方的高度关注，展现出巨大的应用价值与发展前景，或将成为数字化转型率先开花结果的领域。

    数字孪生助力智慧城市治理体系建设

    近年来，随着数字经济的快速发展，数字孪生城市已经成为各地智慧城市建设的主流模式，政府积极制定发展规划，学术界深入理论研究，产业界加速方案研发，数字孪生城市已由概念培育期进入建设探索阶段。

    数字孪生城市通过数据全域标识、状态精准感知、数据实时分析、模型科学决策以及智能精准执行等科技手段，有望成为城市智能运行的先锋模式，以及吸引高端治理资源加入持续迭代演进的城市级创新平台。探索建设数字孪生城市，有助于解决城市规划、建设、管理中的复杂性和不确定性问题，提升城市现代化治理的能力和水平。

    “通过5G、物联网、云计算、边缘计算、区块链人工智能的融合，很好的用在数字孪生城市前端的感知、捕获、收集数据。”中国工程院院士邬贺铨认为，要以数字化助推城乡发展和治理模式创新，全面提高运行效率和宜居度；分级分类推进新型智慧城市建设，将物联网感知设施、通信系统等纳入到公共基础设施统一规划建设，推进市政公用设施、建筑等物联网应用和智能化改造；完善城市信息模型平台和运行管理服务平台，构建城市数据资源体系，推进城市数据大脑建设，探索建筑数字孪生城市。

    “数字孪生技术在城市层面已广泛应用。”中国工程院院士李德仁告诉记者，数字孪生城市通过构建城市物理世界与网络虚拟空间一一对应、相互映射、协同交互的复杂巨系统，在网络空间再造一个“孪生城市”，实现城市全要素数字化和虚拟化、城市全状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，形成了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、虚实交融的城市发展格局。

    李德仁也表示，在数字孪生城市中，基础设施（水、电、气、交通等）的运行状态，市政资源（警力、医疗、消防等）的调配情况，人流、物流和车流的安全运控，都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来，并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端和城市的管理者。基于这些数据以及城市模型可以构建数字孪生体，从而更高效地管理城市。

    数字孪生发展仍面临安全挑战

    在虚拟世界中监控物理世界的变化，数据的收集离不开物联网硬件的支撑，因此设备的更新迭代以及编码、标准、安全等问题还有待解决。

    中国互联网协会副理事长何桂立认为，数字孪生技术有助于打破技术壁垒，促进产业协同，不断催生城市治理和服务新模式。但与此同时，数字孪生将汇聚巨大的数据集合，对数据安全防护提出了更高的要求。“我们要认真落实《数据安全法》，不断总结实践经验，社会各界要加强行业自律，共同保障数字孪生城市健康可持续发展。”何桂立说。

    “数字孪生技术发展必须坚持内生安全自主创新。”朱秀梅指出，我们将引导和支持龙头企业围绕三维可视化建模、方针渲染、图析引擎、空间计算、GPU芯片等数字孪生关键技术积极开展攻关，支持地方政府、产业联盟、行业组织与企业协作，搭建数字孪生的供需对接平台，培育一批数字孪生领军企业，促进数字孪生产业生态化发展。