數字孿生助力新型智慧城市建設

    2020年以來，數字孿生不再只是一種技術，而是一種發展新模式、轉型新路徑、變革新動力，成為新型智慧城市建設發展的必由之路和未來選擇。

    在2021中國互聯網大會上，多位專家向記者表示，在5G、大數據、人工智能、虛擬現實、數字仿真等各種信息技術交融應用之下，與物理世界映射的數字孿生空間逐漸呈現出來，成為互聯網發展的新方向、新陣地。

    數字孿生展現巨大潛能

    數字孿生作為實現虛實之間雙向映射、動態交互、實時連接的關鍵途徑，可將物理實體和系統的屬性、結構、狀態、性能、功能和行為映射到虛擬世界，形成高保真的動態多維/多尺度/多物理量模型，為觀察物理世界、認識物理世界、理解物理世界、控制物理世界、改造物理世界提供了一種有效手段。

    工業和信息化部科技司副司長朱秀梅表示，數字孿生因感知和仿真技術而起，因綜合技術集成創新而興，數字孿生是涉及物聯感知、新型測繪、數據融合、仿真推演、深度學習等多環節、多技術的技術創新促群，涵蓋了信息技術的大部分產業鏈，可以說數字孿生是新一代數字浪潮下數字科技集成創新與應用的典型代表。

    如今，數字孿生技術重塑信息化進程，正展現出巨大的應用潛能。數據孿生技術不僅擁有廣闊的應用空間，目前也正在逐步向智慧城市其他領域擴展，例如智慧交通、智慧醫療、智慧水利等。

    我國自主研制的天問一號火星探測器于2020年7月23日發射升空；經過1次深空機動和4次中途修正，于2021年2月10日成功進入火星軌道；5月15日，天問一號成功穿越火星大氣層，著陸于火星烏托邦平原南部預選著陸區；5月22日，“祝融號”火星車駛離著陸平臺，到達火星表面，開始了對火星的探測之旅。實現這個極其復雜的科學任務，就應用了數字孿生技術。

    朱秀梅指出，數字孿生可以大幅降低成本，提升各行各業數字化的部署速度和驗證效率，并已在制造能源、醫療、環保等多個行業開展了應用實踐。特別是數字孿生城市提出以來，吸引了政產學研用各方的高度關注，展現出巨大的應用價值與發展前景，或將成為數字化轉型率先開花結果的領域。

    數字孿生助力智慧城市治理體系建設

    近年來，隨著數字經濟的快速發展，數字孿生城市已經成為各地智慧城市建設的主流模式，政府積極制定發展規劃，學術界深入理論研究，產業界加速方案研發，數字孿生城市已由概念培育期進入建設探索階段。

    數字孿生城市通過數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析、模型科學決策以及智能精準執行等科技手段，有望成為城市智能運行的先鋒模式，以及吸引高端治理資源加入持續迭代演進的城市級創新平臺。探索建設數字孿生城市，有助于解決城市規劃、建設、管理中的復雜性和不確定性問題，提升城市現代化治理的能力和水平。

    “通過5G、物聯網、云計算、邊緣計算、區塊鏈人工智能的融合，很好的用在數字孿生城市前端的感知、捕獲、收集數據。”中國工程院院士鄔賀銓認為，要以數字化助推城鄉發展和治理模式創新，全面提高運行效率和宜居度；分級分類推進新型智慧城市建設，將物聯網感知設施、通信系統等納入到公共基礎設施統一規劃建設，推進市政公用設施、建筑等物聯網應用和智能化改造；完善城市信息模型平臺和運行管理服務平臺，構建城市數據資源體系，推進城市數據大腦建設，探索建筑數字孿生城市。

    “數字孿生技術在城市層面已廣泛應用。”中國工程院院士李德仁告訴記者，數字孿生城市通過構建城市物理世界與網絡虛擬空間一一對應、相互映射、協同交互的復雜巨系統，在網絡空間再造一個“孿生城市”，實現城市全要素數字化和虛擬化、城市全狀態實時化和可視化、城市管理決策協同化和智能化，形成了物理維度上的實體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實交融的城市發展格局。

    李德仁也表示，在數字孿生城市中，基礎設施（水、電、氣、交通等）的運行狀態，市政資源（警力、醫療、消防等）的調配情況，人流、物流和車流的安全運控，都會通過傳感器、攝像頭、數字化子系統采集出來，并通過包括5G在內的物聯網技術傳遞到云端和城市的管理者。基于這些數據以及城市模型可以構建數字孿生體，從而更高效地管理城市。

    數字孿生發展仍面臨安全挑戰

    在虛擬世界中監控物理世界的變化，數據的收集離不開物聯網硬件的支撐，因此設備的更新迭代以及編碼、標準、安全等問題還有待解決。

    中國互聯網協會副理事長何桂立認為，數字孿生技術有助于打破技術壁壘，促進產業協同，不斷催生城市治理和服務新模式。但與此同時，數字孿生將匯聚巨大的數據集合，對數據安全防護提出了更高的要求。“我們要認真落實《數據安全法》，不斷總結實踐經驗，社會各界要加強行業自律，共同保障數字孿生城市健康可持續發展。”何桂立說。

    “數字孿生技術發展必須堅持內生安全自主創新。”朱秀梅指出，我們將引導和支持龍頭企業圍繞三維可視化建模、方針渲染、圖析引擎、空間計算、GPU芯片等數字孿生關鍵技術積極開展攻關，支持地方政府、產業聯盟、行業組織與企業協作，搭建數字孿生的供需對接平臺，培育一批數字孿生領軍企業，促進數字孿生產業生態化發展。