文 管浩

數(shù)字孿生城市的發(fā)展承載著人類的野心，也為人類對(duì)未來(lái)城市的想象提供了一條愈發(fā)清晰的探索之路。

關(guān)于“數(shù)字孿生”

什么是“數(shù)字孿生”？

所謂數(shù)字孿生，就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)“物理實(shí)體”的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的“虛擬模型”。這個(gè)“虛擬模型”被創(chuàng)建在信息化平臺(tái)上提供服務(wù)。值得一提的是，與電腦的設(shè)計(jì)圖紙又不同，相比于設(shè)計(jì)圖紙，數(shù)字孿生體最大的特點(diǎn)在于，它是對(duì)實(shí)體對(duì)象的動(dòng)態(tài)仿真。也就是說(shuō)，數(shù)字孿生體是會(huì)“動(dòng)”的。其“動(dòng)”的依據(jù)，來(lái)自實(shí)體對(duì)象的物理設(shè)計(jì)模型、傳感器反饋的“數(shù)據(jù)”，以及運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。實(shí)體對(duì)象的實(shí)時(shí)狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會(huì)“連接”到“孿生體”上。

就好比，在平行的數(shù)字世界，有一個(gè)和你一模一樣的“雙胞胎兄弟”，他孕育、出生、成長(zhǎng)、工作、退休的每個(gè)階段，都與真實(shí)世界里的你完全同步。這個(gè)數(shù)字世界里的“雙胞胎兄弟”甚至還會(huì)去未來(lái)看一看，告訴你，你在未來(lái)可能會(huì)生什么病，又該怎樣預(yù)防和治療、在健康方面如何花錢最合理？

而作為一個(gè)從工業(yè)領(lǐng)域衍生而來(lái)的新名詞，數(shù)字孿生城市則主要指利用數(shù)字孿生技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)建一個(gè)與物理世界相匹配的孿生城市，它以數(shù)字為基礎(chǔ)，對(duì)城市治理進(jìn)行運(yùn)營(yíng)、決策。作為一項(xiàng)在人工智能、量子計(jì)算、5G移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)下提出的新名詞，數(shù)字孿生城市雖然在場(chǎng)景應(yīng)用上缺乏一定的實(shí)踐基礎(chǔ)，但它的提出，對(duì)當(dāng)前城市治理存在的困局勢(shì)必會(huì)帶來(lái)一些破解思路。

今天的算力已經(jīng)低到了可以把整個(gè)城市，不僅是工廠，包括我們的產(chǎn)業(yè)集群，都架在一個(gè)數(shù)字空間，很多城市也已經(jīng)開始了數(shù)字孿生城市的規(guī)劃。利用城市信息模型和疊加在模型上的多元數(shù)據(jù)集合，打造精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)、可視化的數(shù)字孿生城市大腦，通過(guò)智能分析、模擬仿真，洞悉人類不易發(fā)現(xiàn)的城市復(fù)雜運(yùn)行規(guī)律、城市問(wèn)題內(nèi)在關(guān)聯(lián)、自組織隱性秩序和影響機(jī)理，制定全局最優(yōu)策略，解決城市各類頑疾，形成全局統(tǒng)一調(diào)度與協(xié)同治理模式。借助智能大屏、城市儀表盤、領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙、數(shù)字沙盤、立體投影等形式，可一張圖全方位展示城市各領(lǐng)域綜合運(yùn)行態(tài)勢(shì)，并根據(jù)不同主題分級(jí)分類呈現(xiàn)，幫助城市決策者、管理者、普通用戶從不同角度觀察和體驗(yàn)城市發(fā)展現(xiàn)狀，分析趨勢(shì)規(guī)律。

在2017 年，臨港就啟動(dòng)了“智慧臨港BIM+GIS 城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)”的建設(shè)，通過(guò) BIM+GIS 構(gòu)建精細(xì)化的“虛擬臨港”。該平臺(tái)也是首個(gè)城市級(jí)地理建筑設(shè)施融合的數(shù)據(jù)平臺(tái)，覆蓋整個(gè)臨港 315 平方公里城市空間，它原樣復(fù)制城市的建筑地理構(gòu)造，既包含道路、建筑等重要設(shè)施的高度、坐標(biāo)等地理數(shù)據(jù)，也包含管委會(huì)、滴水湖地鐵站等重要建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、房間布局、管線鋪設(shè)等對(duì)象化設(shè)施數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)感知城市人口熱力圖、實(shí)時(shí)交通車流、停車庫(kù)狀態(tài)、視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控等城市運(yùn)行態(tài)勢(shì)，也可以通過(guò)無(wú)人機(jī)采集回傳到中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像自動(dòng)識(shí)別分析，智能發(fā)現(xiàn)識(shí)別垃圾傾倒、違章建筑、高密人（車）流等異常問(wèn)題，并對(duì)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行推演和預(yù)測(cè)。

智慧城市的發(fā)展新思路

提到智慧城市，大家會(huì)想到IBM在2010年正式提出的“智慧的城市”愿景。在IBM的構(gòu)想中，城市由關(guān)系到城市主要功能的不同類型的網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境六個(gè)核心系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)不是零散的，而是以一種協(xié)作的方式相互銜接。而城市本身，則是由這些系統(tǒng)所組成的宏觀系統(tǒng)。

如果將城市看作一個(gè)龐大的生命體，那么，越來(lái)越多的“神經(jīng)元”正在觸達(dá)末梢角落，保障城市安全運(yùn)行。

上海是世界上擁有幕墻建筑最多的城市之一，去年起推進(jìn)玻璃幕墻“一樓一檔”信息入網(wǎng)，年底前將實(shí)現(xiàn)1.3萬(wàn)座幕墻建筑的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控。不僅如此，還有路燈、消防栓等1495萬(wàn)個(gè)城市部件、2.68萬(wàn)公里地下管線、5000多個(gè)建筑工地、1.4萬(wàn)多個(gè)住宅小區(qū)、3000多處歷史保護(hù)建筑……海量數(shù)據(jù)，都被連接“在線”。

為運(yùn)用前沿技術(shù)推動(dòng)城市管理手段、模式、理念創(chuàng)新。2020年4月，上海提出“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市，數(shù)字化模擬城市全要素生態(tài)資源”的新要求。在政務(wù)服務(wù)上實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)通辦”，在城市運(yùn)行上“一網(wǎng)統(tǒng)管”。

從2018年率先提出實(shí)施“一網(wǎng)通辦”改革，今年已是第三個(gè)年頭，城市管理從“數(shù)字化”到“智能化”再到“智慧化”?！耙痪W(wǎng)通辦”帶動(dòng)了政務(wù)服務(wù)改進(jìn)、推動(dòng)了營(yíng)商環(huán)境優(yōu)化，“一網(wǎng)統(tǒng)管”則促進(jìn)了城市管理精細(xì)化，保障了城市安全有序運(yùn)行，織密“虛實(shí)”兩張“能源互聯(lián)網(wǎng)”，就為城市功能“命脈”上了“雙保險(xiǎn)”，同時(shí)也為上海數(shù)字孿生城市建設(shè)提供了先行先試的寶貴經(jīng)驗(yàn)，因此，抓好“兩張網(wǎng)”建設(shè)也是今年上海市工作的重大任務(wù)。

疫情期間各類“房態(tài)圖”成為社區(qū)防控的重要工具，如果這些存在于黑板、圖紙上的作戰(zhàn)圖，可以放進(jìn)手機(jī)隨身攜帶、修訂，就能成為社工手中的利器。今年5月，位于浦東的花木街道與上海市測(cè)繪院簽約，啟動(dòng)了“數(shù)字孿生城市”建設(shè)項(xiàng)目，一座虛擬世界里的花木誕生。

疫情期間，花木基層一線開展了大量數(shù)據(jù)排摸和篩查工作，為了有效運(yùn)用這些來(lái)之不易的數(shù)據(jù)，花木街道推出了一個(gè)覆蓋全街道的市民信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)落實(shí)到基層最小的單元“戶”和“人”，形成“一街道一圖”“一小區(qū)一圖”“一樓一圖”“一房一圖”，每個(gè)層面的數(shù)據(jù)管理和維護(hù)權(quán)限開放給相應(yīng)的社工，寓數(shù)據(jù)的更新維護(hù)于使用中。這一系統(tǒng)不僅在疫情防控工作中可以發(fā)揮作用，日后還能在人口管理、基層黨建、志愿者工作、社區(qū)養(yǎng)老、物業(yè)管理等多方面提供支持。

此外，“數(shù)字孿生城市”還全面支持移動(dòng)端操作，方便社工在走訪時(shí)即時(shí)修改數(shù)據(jù)，與此同時(shí)將根據(jù)用戶不同的崗位、級(jí)別嚴(yán)格劃分權(quán)限，呈現(xiàn)個(gè)性化的界面和內(nèi)容，最大限度保護(hù)居民的數(shù)據(jù)安全。接下來(lái)，“數(shù)字孿生城市”還將同步拓展公共服務(wù)、商業(yè)辦公等系統(tǒng)，打造智慧服務(wù)、智慧營(yíng)商、智慧交通等平臺(tái)，以及“市民直通車”“政企直通車”等應(yīng)用場(chǎng)景。3年內(nèi)，通過(guò)深入采集城市全景數(shù)據(jù)，并結(jié)合5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，“數(shù)字孿生城市”將進(jìn)一步豐富功能，提升數(shù)字化社區(qū)治理的效能。

萬(wàn)物互聯(lián)的時(shí)代，數(shù)字孿生城市的提出并不意外。而在海量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上提出的數(shù)字孿生城市，無(wú)疑是實(shí)事求是，以實(shí)際情況為出發(fā)的。因此，在數(shù)字孿生城市提出之后，學(xué)界形成普遍共識(shí)：智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的高級(jí)階段，而數(shù)字孿生城市是作為數(shù)字城市的目標(biāo)，是智慧城市的新起點(diǎn)，能夠賦予城市智慧化重要設(shè)施和基礎(chǔ)能力。