发展数字孪生（DT） 建设新型智慧城市

　　数字孪生的发展可以从生理孪生说起。生理孪生，是物种起源，大概在20世纪60年代，发展到物理的孪生，21世纪初，大家比较重视研究数字孪生。

　　数字孪生定义及发展

　　数字孪生的定义，就是通过对现代物理世界的人、机、物等所有要素进行数字化，形成一个网络空间，可以与物理世界完全对应，这是虚拟世界。虚拟信息空间世界与现实物理空间世界具有虚实映射，操控演化。从云计算平台（城市重要基础设施，政府、企业乃至个人广泛使用）、大数据（城市重要资产、战略资源，基于大数据分析的智能决策应用不断涌现）、（移动）互联网（公众获取城市生活服务的重要优先渠道，也是延伸服务的重要手段）、物联网（推动万物互联成为现实，广泛应用于城市治理领域的感知监测、数据采集等）、人工智能（基于深度学习的人工智能应用可精准预测城市问题，极大提升市民体验）到数字孪生，发展到现在，数字孪生城市，它能够虚拟服务现实、模拟仿真决策、智能化发展。

　　智慧城市可以实现见微知著，睹始知终；做到过去可追溯、未来可预期、当下知冷；对一切尽在掌握，皆可掌控；实现管理扁平化、服务一站式、信息多跑路、人力少跑腿。智慧城市主要要解决效率问题、精度问题、内核问题、场景问题。

　　数字孪生应用场景

　　数字孪生已经在新加坡、法国、加拿大等国家，我国的雄安新区、杭州等地展开实践。数字孪生的应用场景就是物理世界与数字世界之间融合，其根本是DT（数字孪生）和CPS（信息空间与物理空间融合）相融合，是高度集成发展的。所以，数字孪生城市必须开发建设多场景。这里我想特别介绍建筑。建筑也是数字孪生的场景之一，是城市的基石，也是发展的前提。发展建筑的智能化，促进提升智慧城市的建设。数字孪生，就是建筑数字化转换的重要抓手。

　　发展数字孪生应用于智慧城市的基本要点。第一，学习开发新一代IT，拓展现代信息化、工业化、城市化。以大数据、云计算、互联网、AI、量子信息、移动网、物联网、区块链为代表的新一代信息技术，正在对经济社会激发引领、带动和演化科技革命、产业变革的重大作用，所以，我们要强力开拓现代信息化向纵深发展，向信息化、智能化发展。第二，“三元空间”“两化融合”深度协调发展。主动积极推动“三元空间”（物理空间、人文空间、信息空间）（PHC）运筹协调、深度融合，以信息空间广泛渗透嵌入到物理空间和人类社会空间，让人、机、物实现社会中的动态、实时、交互、三维立体呈现可视化管理，提升城市和产业的智能化水平。我们要把现代信息化与工业制造、城市治理的全过程、全环节、全要素多方面、多系统进行融合、优化、协调、共享，由此可以辐射和渗透整个经济社会各方面，深度改变人民的生产、工作、思维、生活等方式，从而把工业经济社会演变到数字经济社会。第三，要应用数字孪生的思路。要以两界映射、虚实交互为基点，进行焦点融合，做到精虚软控（精度化、虚拟化、软件化、控制化）、操控演化，发展新型智慧城市，提升智能化水平。

　　深化DT与IT融合

　　第一，发展数字孪生、仿真，强化大数据平台应用。数字孪生、仿真技术与大数据密切融合，推动城市政务、治理、制造等服务新动能。第二，DT与大数据融合，推动城市服务新动能，引发新变革。如今，全球数据爆发增长，海量集聚，特别是在我国引发大数据的新时代。显示以信息、数据、知识为关键要素，将物质形态资源与非物质形态资源深度融合，全面提升全要素生产率，发展以创新、协调、绿色、开放、共享为特征的数字经济，推动城市社会的新功能，新变革。在城市大力发展大数据、“互联网+”、人工智能、推进工业互联网和数据资源管理体系的协调性、开放性、共享性，打破城市传统管理和制度。

　　第二，重点发展数字孪生，强调提质增效、融合共赢，衍生出共享经济、数字经济，推动城市在高质量、高效率、高动力的变革。智慧城市社会是一个十分复杂、科学、生态、可持续发展的特大系统工程。现今开发DT，发展大数据、城市的政务中心，推进政府决策科学化、社会治理精准化、公共服务高效化；构建以DT+大数据为主，实践探索两化深度融合，两向映射、两界演化的城市综合管理服务平台，逐步打造人、机、物全面互联新网络，多方面实现智能化发展，建立新型智慧城市的生态体系，融现社会的新变革。第三，发展数字孪生推动城市治理服务新动能，提升智能化。城市综合管理服务平台（包括综合统一数据采集平台化、数据资源统一整合共享平台、城市公共数据开放平台化、110报警对接、城市信息基础设施等）。在这样一个智能服务平台上，提升数字化的管理。第四，应用DT，发展综合信息网络技术体系的交互仿真，提升智能化。将城市（社会）进行数字化一体化管理：即将感知、分析、服务、指挥、监察为五大领域进行综合统一数字化安全保障监控管理。将城市（社会）立体安防提升智能化水平，重视城市（社会）三元空间深度融合，充分利用空天地电网一体化技术。

　　强化DT的数据、模型新模式

　　第一，建设发展“谷”“园”基地的新动能、新模式，形成有特色、智能化的基地。深入发展信息网络空间与现实物理世界融合，应用数字孪生的基点，双向映射、两界演化；加快构建现代化新型基地设施（5G、人工智能、工业互联网、物联网等）；突出AI发展创新（软件定义网络化SDN、网络功能虚拟化NFV、边缘计算EC、同步网、协管平面等）；强化信息、数据、资源，建设智能化园区，发展联盟基地；抓住新机遇，开发新思路，创造新动力、新模式，建设有特色的新基地。第二，积极创新，应用现代化先进感知技术。多源、多通道、多波段的先进传感器：如SOC、RFID、MEMS、WSN以及雷达、电视、红外、光学、激光等；关注传感网：是渗透、注入物联网的关键技术，是实现感知功能的基础能力；融合发展多维感知技术，是实现跨界联接、协同交互、数据交流的技术支撑，利于跨界融合、资源共享；现代化感知层+网络层+认知层+应用层=万物感知。第三，强化异构数据融合共享技术。多异构、多网络、多系统的数据资源，交互融合；在人、机、物交互发展中，加强数据化进程，呈现跨界融合，资源共享；不断发展网络平台，提升物质链、价值链水平，构建智能开源生态体系；继续关注知识特征、知识匹配、知识运转等发展，将知识与信息的科学技术水平升华。第四，建设智慧交通。用互联网浮动车数据监测路口、路段的车辆通行情况，统计路口延误率、时空通行图等相关指标，在样本量达到一定阈值时，可動态地检测和诊断交通问题，合理制定相应的信号配时方案，并自动下发至路口的信号机运行。该系统已在广西柳州得到应用。第五，建设“基地”，着力拓展集群交互控制协同技术。发展物联网，拓展开放、创新、协调、交互、控制、共享等；虚实交互、精准映射、动态演化、“基地”提升；自主开发控制协同技术，在“基地”园林中构建大小闭合回路的精细控制系统，执行优化的“感知、分析、执行”，实现融合共享；强化集群交互共享：集群智能、快速响应、优化策略、开放共赢。

　　（本文根据钟山院士的公开演讲整理而成，未经本人确认。）

　　新型智慧城市及发展特征

　　DT城市主题可以用四个字概括：精、虚、软、控。精准映射，是指基础设施的全面数字化建模、城市运行状态的充分感知和动态监测，形成虚拟城市在信息维度导航对实体城市的精准信息表达和映射。虚实交互是在城市实体空间可观察各类痕迹，在城市虚拟空间可搜索各类信息，虚实对应，交互协同。软硬仿真是针对物理城市建立相应的虚拟模型，并以软件的方式模拟城市人、事、物在真实环境下的行为，通过大数据计算模拟城市发展和演化趋势。智能操控，是通过数字孪生城市模拟、仿真、推演，提供合理可行的对策建议，优化城市规划和管理，关键在发展多样式精细操作控制的闭合回路，提升智能化。

　　构建数字孪生城市的基本要求有虚实映射、演化反馈、信息互通、资源共享、全面感知、高效协同、闭环优化、精准控制、集群智能、快速响应、安全可控、开放共赢。

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