數(shù)字孿生與智慧城市如何融合

智慧城市是把新一代信息技術(shù)充分運(yùn)用在城市中各行各業(yè)基于知識社會下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）的城市信息化高級形態(tài)，實(shí)現(xiàn)信息化、工業(yè)化與城鎮(zhèn)化深度融合，有助于緩解“大城市病”，提高城鎮(zhèn)化質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和動態(tài)管理，并提升城市管理成效和改善市民生活質(zhì)量。2014年，安東尼·湯森在《智慧城市》中寫道：數(shù)字變革并沒有使城市消失，世界各地的城市都在繁榮發(fā)展，因?yàn)樾录夹g(shù)讓它們成為更具價值且更高效的場所?！?/p>

的確，隨著不同時代的新技術(shù)驅(qū)動，智慧城市的進(jìn)程，也走過了幾個時代。從早期信息化時代的電子政務(wù)，再到云計(jì)算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)驅(qū)動的數(shù)字城市，以及移動互聯(lián)網(wǎng)推動的無線城市等等。但遺憾的是，這些圍繞城市的IT投入，在不斷的重復(fù)建設(shè)，投入了大量資源，并在炒熱了智慧城市的概念之后，仍然鮮有成功的樣板。

正是為了解決智慧城市所面臨的各種各樣的難題，華為在高交會期間舉辦的華為智慧城市峰會2019上，正式發(fā)布智慧城市最新理念：“5G+AI，開啟智慧城市孿生新時代”。我們知道，無論是智慧城市，還是數(shù)字孿生本身都不是新鮮的概念，數(shù)字孿生的智慧城市的設(shè)計(jì)思路，也絕不是簡單的信息化覆蓋的過程，而是把城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營、治理的底層拉通，來解決城市面臨的所有具體問題。凱文·凱利曾多次提及“鏡像世界”的理念，這其實(shí)就是數(shù)字孿生的另一種表達(dá)方式，從這個角度看，華為所倡導(dǎo)的智慧城市的新孿生時代，何嘗不是用數(shù)字孿生，還原了一個智慧城市的“鏡像世界”。

智慧城市變革期之前，這些問題亟待解決

傳統(tǒng)的智慧城市的建設(shè)，通常是理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感。在2017年底，羅蘭貝格發(fā)布過一個關(guān)于智慧城市的報告，在考查了全球87個典型的智慧城市后，平均打分僅為37分（100分制）。過去很多智慧城市都是項(xiàng)目式的，從單純的建設(shè)角度解決了具體行業(yè)的智慧需要，但卻沒有從智慧城市的總體入手，很容易建成新的智慧“孤島”，這實(shí)際上與智慧城市的要求是背離的。在我看來，智慧城市并不是簡單的所有行業(yè)信息化的總和，它應(yīng)該是對整個城市各行各業(yè)數(shù)字化能力的一次重塑，智慧城市所面臨的是系統(tǒng)性的難題，本來就不應(yīng)從單個的點(diǎn)去突破。

簡單的說，目前智慧城市的問題主要有三個：

第一，缺乏頂層設(shè)計(jì)入手的建設(shè)理念。像智慧城市這樣一個龐大的工程，必須要有一個高屋建瓴式的頂層設(shè)計(jì)：要自上而下地規(guī)劃，從智慧城市的具體構(gòu)想，到項(xiàng)目的執(zhí)行和評估標(biāo)準(zhǔn)，再到子系統(tǒng)的配合執(zhí)行、各環(huán)節(jié)的互聯(lián)互通、交叉信息的處理等等。所以，一個好的頂層設(shè)計(jì)，是智慧城市成功的先決條件。

其次，城市的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎想象。任何一個城市都包含交通、教育、環(huán)保、通信、旅游、工商業(yè)等數(shù)十個行業(yè)，要維系城市的運(yùn)轉(zhuǎn)，就必須將這么多個子系統(tǒng)都涵蓋其中。要讓這些各司其職的系統(tǒng)交匯并交融與協(xié)作，就需要在數(shù)據(jù)層面拉通，并通過一種“數(shù)字平臺”的建設(shè)來進(jìn)行賦能。

第三，過去智慧城市建設(shè)的技術(shù)體系并不夠完善。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為例，它本身是好技術(shù)，但是為什么10多年過去了，物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目反饋的效果都較差？因?yàn)楦兄皇堑谝徊?，通信是物?lián)網(wǎng)的瓶頸，再好的數(shù)據(jù)，如果傳不回去就失去了價值。不過我們也應(yīng)該看到，隨著基礎(chǔ)設(shè)施云化，大數(shù)據(jù)、人工智能在各場景逐漸成熟，5G方興未艾，IOT漸入佳境。智慧城市建設(shè)的變革期也即將到來。

數(shù)字孿生與智慧城市如何更好融合？

簡單地說，數(shù)字孿生，是通過對物理世界的人、物、事件等所有要素數(shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個與之對應(yīng)的“虛擬世界”，由此形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融的格局，這是用數(shù)字化方式為物理對象創(chuàng)建虛擬模型，由此來模擬其在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為。

如果基于數(shù)字孿生城市技術(shù)，整體城市建設(shè)運(yùn)營邏輯將完全重構(gòu)，將重新定義物理城市與數(shù)字城市的關(guān)系?？梢韵胂?，未來的數(shù)字孿生城市會與真實(shí)城市1:1高擬真虛擬重建，從極致的城市場景和數(shù)據(jù)可視化、物聯(lián)控制，到仿真，到預(yù)測、決策，再到優(yōu)化治理的良性系統(tǒng)，提前預(yù)演城市建設(shè)方案以及仿真結(jié)果，來高效地指導(dǎo)真實(shí)城市建設(shè)。這是多么值得期待的未來。

而華為對“智慧城市孿生新時代”的定義則是：以5G和AI等科技手段重塑城市要素，標(biāo)簽化、數(shù)字化、平臺化地實(shí)現(xiàn)物理城市的數(shù)字孿生鏡像;以城市數(shù)字平臺支撐城市服務(wù)重塑，服務(wù)數(shù)字化、智能化;以人為本，場景驅(qū)動，融合虛擬與現(xiàn)實(shí)，數(shù)字場景與物理場景融合化;城市數(shù)字孿生一體化，以新視角重塑城市規(guī)劃、管理、協(xié)同及發(fā)展。不難發(fā)現(xiàn)，華為所理解的數(shù)字孿生城市，一站式解決了智慧城市所面臨的諸多問題。

首先，“孿生新時代”這是一個總體性的建設(shè)綱領(lǐng)，這就解決了過往智慧城市無法做到從頂層設(shè)計(jì)入手的老問題，同時，這種平臺化的思路也杜絕了子系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)。其次，以城市數(shù)字平臺支撐城市服務(wù)重塑，可以將復(fù)雜的跨行業(yè)，跨部門，跨平臺的行業(yè)應(yīng)用，通過數(shù)字場景和物理場景的融合加以解決，這就解決了智慧城市建設(shè)，不同委辦局之間無法協(xié)同的難題。最后，5G和AI技術(shù)的融入，真正做到了讓智慧城市不再存在技術(shù)上的短板。5G所帶來的大帶寬，低時延，和廣覆蓋這種革命性的改變，加上AI技術(shù)賦能的智能化，讓城市可以獲得真正的“智慧”。

華為的數(shù)字孿生新時代有何不同？

盡管，數(shù)字孿生來構(gòu)建智慧城市在業(yè)界已經(jīng)形成一種共識，但并沒有哪一家公司給出過具體的方法論。物理世界的任何事物都能在數(shù)字世界做到信息可查、軌跡可循，這固然是好事，但是，如何與智慧城市進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合呢？華為將數(shù)字孿生城市，劃分為數(shù)據(jù)孿生，能力孿生，場景孿生，和價值孿生四個層級。并通過新聯(lián)接、新智能、新體驗(yàn)和新價值的四大解決方案與之對應(yīng)。

首先，將5G、IoT、CIM（城市信息模型）等技術(shù)相結(jié)合，可以更廣域地采 集城市全景數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的數(shù)字孿生，并以此來實(shí)現(xiàn)物理城市的數(shù)字孿生影像。與之對應(yīng)的，就是新聯(lián)接?！靶侣?lián)接賦能數(shù)據(jù)孿生”，包括5G、WiFi6、光纖連接、IOT聯(lián)接及物聯(lián)感知設(shè)施，構(gòu)建城市聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。從“聯(lián)接”到“新聯(lián)接”，拓展聯(lián)接范圍到“賦能數(shù)據(jù)”的基礎(chǔ)設(shè)施及智能技術(shù)。

其次，場景孿生是以城市場景為驅(qū)動，以AI為引擎，基于數(shù)字平臺開放的能力，聚合合作伙伴打造百花齊放的業(yè)務(wù)?！靶麦w驗(yàn)賦能場景孿生”，多業(yè)務(wù)集結(jié)成場景，容納人、物、事、場、關(guān)系、規(guī)則等實(shí)體的活動，包括教育、交通、社區(qū)、城市管理等不同場景，落地以自有方案及合作伙伴聯(lián)合方案。同時，以“屏”拓展新場景，聯(lián)接華為萬物互聯(lián)載體，包括手機(jī)、智慧屏、攝像頭、傳感器及移動執(zhí)法終端等，打造物理與數(shù)字的無縫聯(lián)接。

再來，價值孿生，是城市數(shù)字孿生一體化，重塑城市規(guī)化、管理、協(xié)同及發(fā)展。與此同時，基于數(shù)字平臺提供的能力，華為的生態(tài)伙伴可以更高效地圍繞城市場景開發(fā)百花齊放的業(yè)務(wù)應(yīng)用，從而提升城市主體獲得感。能力孿生是以城市數(shù)字平臺為孿生城市提供基礎(chǔ)資源統(tǒng)籌與基于AI的應(yīng)用使能能力。數(shù)字平臺可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理之后，可以給城市形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，支撐城市各行各業(yè)業(yè)務(wù)應(yīng)用。這就是新智能，“新智能賦能服務(wù)孿生”，抽象出能力層，以華為沃土數(shù)字平臺統(tǒng)籌新技術(shù)重構(gòu)能力平臺，新技術(shù)包括AI、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、5G、區(qū)塊鏈等。

“新價值賦能城市孿生”，以整體思維考慮城市需求，從城市規(guī)劃、城市建設(shè)、城市治理到城市發(fā)展多維度，以IOC為載體，拓展到無人機(jī)、遙感高分等場景，為城市創(chuàng)造更多價值。智慧城市孿生新時代，可以帶來三個價值：其一，基于數(shù)字孿生更多維獲取城市數(shù)據(jù);其二，數(shù)字平臺讓城市數(shù)據(jù)發(fā)揮最大價值;其三，城市數(shù)字孿生一體化，可以重塑城市規(guī)化、管理、協(xié)同及發(fā)展。這一套方法論還原的城市“鏡像世界”，將會迎來一個真正屬于智慧城市的新時代。

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