赛智时代赵刚：数字孪生城市建设的方法论和产业化路径 - 饮鹿网|产业创新创投数据平台|Innov100

赛智时代赵刚：数字孪生城市建设的方法论和产业化路径

Innov100

2019-06-03 21:19:02

5月27日，2019数字孪生城市建设与产业创新全球论坛在贵阳数博会上成功召开。本次论坛聚焦数字孪生城市这一前沿领域，论坛的主题是“数联万物，智慧社会”,论坛是由中国国际大数据产业博览会组委会主办，信息社会50人论坛和北京赛智时代信息技术咨询有限公司共同承办的，论坛邀请到了全球在数字孪生技术、数字孪生城市、工业数字孪生等领域的政府首脑、商业领袖以及专家学者出席，共同探讨面向21世纪的数字孪生城市建设和产业创新的热点话题。

做为本次论坛的承办单位，赛智时代总裁、赛智产业研究院院长、饮鹿网项目创始人赵刚博士发表了主题演讲，题目是：数字孪生城市建设的方法论和产业化路径。

以下是赵刚博士演讲的现场实录分享：

数字孪生城市是智慧城市建设的一种新的理念、新的模式、新的路径，所以说数字孪生将引领智慧城市进入发展的新阶段。在我们整个数字孪生建设过程中不仅要考虑技术层面，也要考虑本身内在理念和内在模式要跟业务相结合，才能达到它的目的。

数字城市的演变

随着城市信息化的发展，其实是经历过几个发展阶段的，第一个阶段叫做信息化、电子化、数字化，这个阶段比如说像金税工程、金盾工程等等；第二个阶段是随着互联网技术的发展，各个委办局、各个应用会连接起来，变成网络化的应用，这个时候像政府网站的建设、企业信息化的建设等等，在这个层级中，城市各个应用走到云上，通过基础设施云、平台云、应用云，把更多的数据汇集到云上来。现在我们的智慧城市走到第四个阶段就是数字孪生阶段，这个阶段是以物联网、人工智能、虚拟现实、大数据等技术的综合运用，形成了与物理城市相对应的数字孪生城市阶段，这个阶段刚刚开启，未来十年我们会看到数字孪生诸多方面的推进。

数字孪生这个技术是2019年Gartner预测全球十大创新技术之一，包括智能自主的硬件、AI启动的开放、边缘计算、场景式体验、区块链、隐私和量子计算等等，其中非常重要的综合应用技术就是数字孪生技术，以数字化的形式展现我们的现实世界，它是与物理实体所并存的数字化实时采集的孪生体，它基于物联网技术的发展，形成一个数字孪生体，同时我们要构建起一个数字孪生的组织，这个组织是软件的模型，能够对当前状态、响应状态以及预期的状态有非常好的理解和判断，从而形成数字孪生体的运营组织。这样一个过程，数字孪生也是逐步演化的过程，这项技术在今天这个时间段开始引起全球广泛的关注。现在全球在各大数字化的论坛上，非常热的一个话题就是工业数字孪生和数字孪生体，但是在城市数字孪生领域，在中国我们是比较领先的提出了数字孪生城市的理念来推进它。

其实在整个数字孪生过程中，数字孪生是实现数据价值非常关键的一步，从海量的数据汇聚过来的时候，我们先要做一些结构化的工作，做数据清洗，做可恢复的数据以及数据安全，再下一步我们去构建起与物理世界的训练，更进一步的就是通过数据学习和分析、预测和推理，最后建立起我们对物理世界的洞察力，这是非常清晰的一个运营逻辑。

数字孪生的应用价值

数字孪生的七个基本特征：首先要感知实体的变化，我们全球那么多物体将会被变成智能的物体，要连到IOT网络，变成AIOT网络，这个是对整个状况实时的感知变化，我们戴上一个华为的Watch手表，可以监测很多实体变化的状态，所以这个过程中感知是非常重要的一方面。第二个方面，要对所有实体进行数字化可见，要建模，不仅仅是变成视频的图象，而是要实实在在的把工业运转的模型、流程运转的模型、交通实时状况的模型要建立起来；第三，要对实体之间采取实时的仿真和反馈，是互动的，这样数字孪生仿真出来的结果可以反馈对物理世界，然后要回到数字孪生体，这两者之间形成非常良好的互动；第四，数字孪生要逐步学会内省，学会发现有问题的地方，这个要对它有非常高的要求，这个直接决定数字孪生在未来发展的前景，在这个过程中，我们的数字孪生体要进一步基于分析来设计我们对物理实体的预测和判断；同时要有预测能力，预测失效、问题和缺陷等，要有认知能力，获得对实体状态的认知，最后基于这些认知，能够有预先执行正确的行动能力，从而形成一个真正的数字孪生体，是一个鲜活的数字孪生体，这样一个活的数字孪生的应用价值是非常大的。

全球在数字孪生当前的主要应用还是在工业、制造业、汽车、航空航天，当然在民生领域也开始做一些应用，比如说医院，医院把患者作为重要的参照物，来做数字孪生的整个过程，这是医疗健康的。

包括城市基础设施，我们的楼宇、整个城市基础设施网、交通设施，到工业互联网、风电厂，以及在娱乐领域的应用，这是全球对数字孪生当前应用统计的结果。

这是最早的NASA关于数字孪生比较多的应用，那边是波音公司、空客公司对数字孪生的应用，像在汽车行业的应用。

从工业产品的3D建模、生产制造，整个过程中需要有一个相对应的数字孪生体的工业产品，这样对于产品的仿真优化、改善，以及在预警过程中的实时反馈，波音飞机实时会把飞行状态数据反馈到波音公司来，这样对工业产品的改进还是非常重要的。

我们的风电厂建设、电厂建设、海上石油钻井平台，已经有很多的应用场景。

这个是医院的，包括医院的仿真场景，包括西门子在医疗健康领域数字孪生应用也非常多。

还有建筑领域，我们对整个模型构建的一整套体系。

达索谈到新加坡的数字孪生，包括雄安新区，在一开始建设的时候，就是数字孪生城市的建设，雄安新区是我们国内最早倡导、推进数字孪生城市的区域。数字孪生城市的整体架构上，涵盖了我们需要做的从对感知的层面，对城市部件各方面的物联网化，接入到高速的宽带上来，我们的5G通信、数据光纤通信，接到我们的平台上来，形成我们对整个数据加工的分析能力，在数据汇集后提供服务。当然它加入了很多数字孪生新的技术的应用，所以数字孪生城市是数字城市建设的第四个阶段。

建设原则

数字孪生是基于数据模型的，要对整个物理体做相关的数据体验建模，不是简单的镜像，不是简单的拍一些视频，不是静态的快照，我们要动态的演化，要有物联网数据的实时采集、汇总、分析和反馈，是虚实互动，不是单向映射，它是一个化学反应，数字孪生体是一种数字有机体，是有化学反应的。我们是复杂系统的模型集成，不是简单的模块简单组合，是全生命周期全过程的即时模型，不是单个阶段。所以我们数字孪生才刚刚开始，无论是数据、工程、业务体系建设等方面都是这样一个阶段。

数字孪生城市的建设方法论

首先对数字城市的基础设施，一定要有整个城市的物联网，整个基础设施是要非常的完备；第二要有源源不断数据的采集，对整个城市部件当中，各个物体数据的采集，所以是长期的过程，是逐步衍生的过程，在这个过程中要构建起数字孪生城市面向各个领域的应用模型，这是非常关键的，无论是交通的还是工业的，还是能源的，都要有我们所建立城市的数字孪生模型，在这个模型基础上，非常重要的工具就是城市的模拟与仿真，这个世界大量的复杂系统比工业仿真更复杂。

当然在工业仿真，今天像达索公司提供了非常好的工业模型，但在城市模拟仿真里面要做非常多的基础研究工作，我们在这个基础上做城市的分析、认知预测，这里面要加入到人工智能的算法模型，初步实现城市的相应预警，在这个基础上才能够真正做到城市决策和优化行动，所以在这个过程中是闭环的城市建设方法论。

这个过程中会有非常多的关键技术，在物理的实体世界和数字世界之间，我们看到非常重要的几个关键技术，一个是物联网，5G，他们从采集、传输的角度，我们的云计算、分布式计算、超算、数据处理、数据中台、数据分析、可视化、仿真增强现实、虚拟现实的应用、人工智能算法，以及各个行业和领域的数字孪生应用模型和工具服务，当然整合系统的整合与安全也是非常重要的领域。

在这些关键领域我们有非常好的产业基础了，无论是实体连接端从我们的集成电路，像海思、中芯国际等企业，零组件像京东方、HTC，还有终端和主机。我们的城市基础设施，有通信网络基础和云计算平台，在这个过程中数字孪生的核心，人工智能技术、大数据技术、AR/VR技术、地理信息测绘、数字孪生模型、数字孪生集成，到最后优先出现的是工业应用和医疗应用，在工业领域的工业数据孪生产品，我们的城市大脑、建筑应用，在各领域构件成了数字孪生城市的产业生态。