數(shù)字孿生的發(fā)展可以從生理孿生說起。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，就是通過對現(xiàn)代物理世界的人、機(jī)、物等所有要素進(jìn)行數(shù)字化，形成一個網(wǎng)絡(luò)空間，可以與物理世界完全對應(yīng)，這是虛擬世界。虛擬信息空間世界與現(xiàn)實物理空間世界具有虛實映射，操控演化。從云計算平臺（城市重要基礎(chǔ)設(shè)施，政府、企業(yè)乃至個人廣泛使用）、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）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)（推動萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實，廣泛應(yīng)用于城市治理領(lǐng)域的感知監(jiān)測、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)測城市問題，極大提升市民體驗）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、模擬仿真決策、智能化發(fā)展。

智慧城市可以實現(xiàn)見微知著，睹始知終;做到過去可追溯、未來可預(yù)期、當(dāng)下知冷;對一切盡在掌握，皆可掌控;實現(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題、精度問題、內(nèi)核問題、場景問題。

數(shù)字孿生應(yīng)用場景

數(shù)字孿生已經(jīng)在新加坡、法國、加拿大等國家，我國的雄安新區(qū)、杭州等地展開實踐。數(shù)字孿生的應(yīng)用場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)字孿生城市必須開發(fā)建設(shè)多場景。這里我想特別介紹建筑。建筑也是數(shù)字孿生的場景之一，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)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)、AI、量子信息、移動網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術(shù)，正在對經(jīng)濟(jì)社會激發(fā)引領(lǐng)、帶動和演化科技革命、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。主動積極推動“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空間，讓人、機(jī)、物實現(xiàn)社會中的動態(tài)、實時、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經(jīng)濟(jì)社會各方面，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)社會演變到數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會。第三，要應(yīng)用數(shù)字孿生的思路。要以兩界映射、虛實交互為基點(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，推動城市政務(wù)、治理、制造等服務(wù)新動能。第二，DT與大數(shù)據(jù)融合，推動城市服務(wù)新動能，引發(fā)新變革。如今，全球數(shù)據(jù)爆發(fā)增長，海量集聚，特別是在我國引發(fā)大數(shù)據(jù)的新時代。顯示以信息、數(shù)據(jù)、知識為關(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、開放、共享為特征的數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推動城市社會的新功能，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)，推動城市在高質(zhì)量、高效率、高動力的變革。智慧城市社會是一個十分復(fù)雜、科學(xué)、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的特大系統(tǒng)工程?，F(xiàn)今開發(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，逐步打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)新網(wǎng)絡(luò)，多方面實現(xiàn)智能化發(fā)展，建立新型智慧城市的生態(tài)體系，融現(xiàn)社會的新變革。第三，發(fā)展數(shù)字孿生推動城市治理服務(wù)新動能，提升智能化。城市綜合管理服務(wù)平臺（包括綜合統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集平臺化、數(shù)據(jù)資源統(tǒng)一整合共享平臺、城市公共數(shù)據(jù)開放平臺化、110報警對接、城市信息基礎(chǔ)設(shè)施等）。在這樣一個智能服務(wù)平臺上，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）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）立體安防提升智能化水平，重視城市（社會）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，開發(fā)新思路，創(chuàng)造新動力、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，提升物質(zhì)鏈、價值鏈水平，構(gòu)建智能開源生態(tài)體系;繼續(xù)關(guān)注知識特征、知識匹配、知識運(yùn)轉(zhuǎn)等發(fā)展，將知識與信息的科學(xué)技術(shù)水平升華。第四，建設(shè)智慧交通。用互聯(lián)網(wǎng)浮動車數(shù)據(jù)監(jiān)測路口、路段的車輛通行情況，統(tǒng)計路口延誤率、時空通行圖等相關(guān)指標(biāo)，在樣本量達(dá)到一定閾值時，可動態(tài)地檢測和診斷交通問題，合理制定相應(yīng)的信號配時方案，并自動下發(fā)至路口的信號機(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)，拓展開放、創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、交互、控制、共享等;虛實交互、精準(zhǔn)映射、動態(tài)演化、“基地”提升;自主開發(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、開放共贏。

（本文根據(jù)鐘山院士的公開演講整理而成，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)的充分感知和動態(tài)監(jiān)測，形成虛擬城市在信息維度導(dǎo)航對實體城市的精準(zhǔn)信息表達(dá)和映射。虛實交互是在城市實體空間可觀察各類痕跡，在城市虛擬空間可搜索各類信息，虛實對應(yīng)，交互協(xié)同。軟硬仿真是針對物理城市建立相應(yīng)的虛擬模型，并以軟件的方式模擬城市人、事、物在真實環(huán)境下的行為，通過大數(shù)據(jù)計算模擬城市發(fā)展和演化趨勢。智能操控，是通過數(shù)字孿生城市模擬、仿真、推演，提供合理可行的對策建議，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、開放共贏。