數(shù)字孿生正在重塑城市活力

文|吳俊宇 蕭涼

產(chǎn)業(yè)-民生往往是一條明確而可行的技術(shù)路徑。

無(wú)數(shù)新技術(shù)的最終落地，都是從實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)，以產(chǎn)業(yè)為內(nèi)化，以民生為落地，最終造福普羅大眾。數(shù)字孿生也是如此。

我們?cè)撊绾卫斫鈹?shù)字孿生？簡(jiǎn)單說(shuō)，這是現(xiàn)實(shí)和虛擬世界的雙胞胎。

科幻電影《黑客帝國(guó)》便展現(xiàn)了虛擬和現(xiàn)實(shí)相映照的世界。兩個(gè)世界中有一個(gè)相同的自己,仿佛是一對(duì)虛實(shí)世界的“雙胞胎”——未來(lái)的城市也是如此。

大量前沿技術(shù)都是從產(chǎn)業(yè)走向民生，進(jìn)而為日常生活帶來(lái)極大便利。

因特網(wǎng)始于1969年。首先用于軍事連接，直到1994年才真正完全民用，在今天更是娛樂(lè)化的習(xí)以為常。

代表未來(lái)幾十年的數(shù)字孿生也不例外。

它將是建設(shè)都市的重要一環(huán)，也將構(gòu)筑起普通人的城市美好生活。

一

從實(shí)驗(yàn)到產(chǎn)業(yè)

數(shù)字孿生這個(gè)概念是從實(shí)驗(yàn)室里一步步走出來(lái)的。

2002年，數(shù)字化孿生的概念由密西根大學(xué)的Michael Grieves博士在與NASA的合作中提出。

在后來(lái)9年，Gneves教授不斷地發(fā)展這個(gè)概念，最終將其定義為物理空間的實(shí)體產(chǎn)品精確映射在虛擬空間的虛擬產(chǎn)品。

理想情況下，所有從實(shí)際產(chǎn)品測(cè)量到的信息都可以通過(guò)數(shù)字孿生獲得。數(shù)字孿生模型，可以清晰完整地描述潛在或?qū)嶋H存在的產(chǎn)品從微觀到宏觀的信息。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這是現(xiàn)實(shí)世界在數(shù)字世界中的投影。

現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生的事，在數(shù)字世界中都可以體現(xiàn)。現(xiàn)實(shí)世界的種種可能性，在數(shù)字世界中都可以模擬、發(fā)生、計(jì)算，最終篩選出最佳方案。

試錯(cuò)在另一個(gè)空間進(jìn)行，而現(xiàn)實(shí)等待最佳結(jié)果。

任何技術(shù)都要經(jīng)歷從實(shí)驗(yàn)室的空中樓閣走向產(chǎn)業(yè)界的大規(guī)模生產(chǎn)。

加爾布雷思是當(dāng)代美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家。他在《新產(chǎn)業(yè)國(guó)》講述了現(xiàn)代大公司構(gòu)建龐大的產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)。

產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)的價(jià)值在于，批量復(fù)制、降低成本。無(wú)論是第一次產(chǎn)業(yè)革命、第二次產(chǎn)業(yè)革命乃至今天的“AI+5G+云”的產(chǎn)業(yè)革命都是如此。

數(shù)字孿生當(dāng)然也很快就被運(yùn)用到了產(chǎn)業(yè)界。

2016年，通用電氣推出了Predix平臺(tái)。

這被譽(yù)為數(shù)字孿生在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的最佳嘗試。通過(guò) Predix，廠家可以連接產(chǎn)業(yè)設(shè)備，使用平臺(tái)上?套成熟的數(shù)據(jù)建模技術(shù)建模并進(jìn)行數(shù)字孿生，簡(jiǎn)單說(shuō)它的優(yōu)勢(shì)是兩塊。

1、控制質(zhì)量，提高服務(wù)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本；

2、控制新產(chǎn)品引進(jìn)成本與交付周期，優(yōu)化產(chǎn)品；

Predix平臺(tái)還被運(yùn)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，構(gòu)筑數(shù)字模型進(jìn)行模擬和運(yùn)算，對(duì)十幾種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行篩選，最終選出幾個(gè)可行方案。

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，則需要十幾種方案及相應(yīng)部件都送去實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。

二

從產(chǎn)業(yè)到民生

產(chǎn)業(yè)終究還是為了民生。產(chǎn)業(yè)革命所帶來(lái)的技術(shù)變革往往會(huì)讓一項(xiàng)新技術(shù)逐漸平民化。典型案例就是19世紀(jì)初的福特汽車。

在當(dāng)時(shí)的老福特看來(lái)，規(guī)?；a(chǎn)成本就會(huì)降低，汽車價(jià)格便能更低廉。

福特的目標(biāo)是生產(chǎn)“全球車”，T型車最初售價(jià)850美元，隨著設(shè)計(jì)生產(chǎn)不斷進(jìn)步，最終降到了260美元。借助流水線，汽車從“富人專利”變成了幾百美元的大眾消費(fèi)品。

產(chǎn)業(yè)革命的新技術(shù)以大眾消費(fèi)的方式惠及了所有普通人。

在中國(guó)，數(shù)字孿生同樣在從產(chǎn)業(yè)生根到賦能民生——因?yàn)樗统鞘?，以及每個(gè)人的日常生活都有著密不可分的聯(lián)系。

城市到底要如何讓生活更美好？

芝加哥大學(xué)博士、哈佛大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)教授愛(ài)德華·格萊澤在他的《城市的勝利》中提到個(gè)兩個(gè)觀點(diǎn)。

1、城市是人類發(fā)展歷史中最偉大的勝利；

2、城市是人類最偉大的發(fā)明與最美好的希望；

他不斷在思考，城市到底應(yīng)該如何讓我們變得更加富有、智慧、綠色、健康和幸福。

我們不可能像《瓦爾登湖》的作者亨利·梭羅一樣，在第二次產(chǎn)業(yè)革命興起時(shí)躲進(jìn)了瓦爾登湖，用逃避的態(tài)度沉浸在田園牧歌之中。

我們只能棲身于城市，讓城市帶來(lái)更美好的生活。相信數(shù)字孿生，會(huì)讓城市更美好。

當(dāng)數(shù)字孿生運(yùn)用于城市時(shí)，數(shù)字孿生可以對(duì)?個(gè)城市進(jìn)行全域感知、運(yùn)行檢測(cè)，整合運(yùn)算歷史數(shù)據(jù)并快速傳輸。

城市的每條電力線、變電站、污水系統(tǒng)、供水和排水系統(tǒng)、城市應(yīng)急系統(tǒng)、高速公路，交通控制系統(tǒng)等所有能連接的地方都將數(shù)字化。

我簡(jiǎn)單翻譯一下吧。

玩《模擬城市》的小伙伴可能知道，玩家要在一個(gè)固定范圍的土地上，擔(dān)任市長(zhǎng)一職，滿足城市內(nèi)所有市民的日常生活所需。

從規(guī)劃住宅、商業(yè)及產(chǎn)業(yè)用地，建設(shè)公路、捷運(yùn)、體育場(chǎng)、海港、機(jī)場(chǎng)、警察和消防局，甚至稅金及各種公共設(shè)施支出的分配都由玩家自行設(shè)計(jì)。

游戲中除了要妥善規(guī)劃各種區(qū)域，還要考慮到人、經(jīng)濟(jì)、生存及政治等多項(xiàng)因素。

想讓一座城市中的人能夠具有較高的生活品質(zhì)，必須隨時(shí)觀察各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)調(diào)整建設(shè)進(jìn)度。

數(shù)字孿生它的價(jià)值就在于，讓城市建設(shè)多了“上帝視角”，讓城市管理更加科學(xué)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)更加高效，城鄉(xiāng)發(fā)展更加均衡。

三

曲折中換道超車

歐美產(chǎn)業(yè)界，數(shù)字孿生已有了十幾年的嘗試。

但對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)界而言，這個(gè)技術(shù)還是相對(duì)陌生。但是中國(guó)智慧城市的建設(shè)步伐正在加快，智慧城市帶來(lái)了龐大的技術(shù)需求。

德勤2018年發(fā)布的《超級(jí)智能城市 更高質(zhì)量的幸福社會(huì)》報(bào)告中提到，目前全球已啟動(dòng)或在建的智慧城市已達(dá)1000多個(gè)，中國(guó)以500個(gè)試點(diǎn)城市居于首位。

在智慧城市建設(shè)過(guò)程中，每家云服務(wù)商在發(fā)展過(guò)程中都有自己的基因。

互聯(lián)網(wǎng)公司長(zhǎng)于模式，善于提概念，做咨詢，裹挾著C端用戶推動(dòng)全領(lǐng)域的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。以基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為基因的企業(yè)，則更專注于基礎(chǔ)建設(shè)、云服務(wù)、賣設(shè)備。

在我國(guó)，有實(shí)力提供硬件和軟件，并將其運(yùn)用于數(shù)字孿生城市建設(shè)的企業(yè)不多。

紫光云作為產(chǎn)業(yè)新秀，依托紫光集團(tuán)“從芯到云”的整合優(yōu)勢(shì)，開辟了新的賽道。它的立腳點(diǎn)是“為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”而生，希望通過(guò)指向B端和G端的方式為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和智能城市構(gòu)建穩(wěn)固“云底盤”，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

但是你再去看紫光云談智慧城市，談的是數(shù)字孿生和數(shù)字建筑——讓建筑空間和建筑產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字化。

這里還不得不提到另一個(gè)詞——BIM，也就是是建筑信息化模型，英文全稱為Building Information Modeling。

要知道，數(shù)字孿生必須依靠BIM，因?yàn)檫@是數(shù)字化交付與智能運(yùn)維平臺(tái)的構(gòu)建基石。精準(zhǔn)的BIM模型是實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維、數(shù)字孿生建筑的關(guān)鍵。

某種意義上說(shuō)，大多數(shù)企業(yè)善于從宏觀角度去切入城市建設(shè)，比如說(shuō)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、ICT基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，這些當(dāng)然很好。但更細(xì)節(jié)的事情還需要有企業(yè)去做。

紫光云了解城市細(xì)胞級(jí)的構(gòu)建，在立足宏觀的同時(shí)，更善于從中觀、微觀的視角去把事情“做實(shí)”。

現(xiàn)實(shí)世界中的城市是靠鋼筋水泥構(gòu)建的。虛擬城市則是靠數(shù)據(jù)一點(diǎn)一點(diǎn)堆起來(lái)的。城市中的每一個(gè)細(xì)胞都要被捕捉，形成數(shù)據(jù)。顆粒越細(xì)，城市也就越精。

紫光云是如何把細(xì)胞給建構(gòu)起來(lái)的？總體分成三步。

第一步是實(shí)體空間數(shù)字化，也就是把原有建筑復(fù)刻進(jìn)虛擬空間中，形成數(shù)字孿生體。

第二步是仿真，數(shù)字孿生體構(gòu)建完成之后，仿真預(yù)測(cè)未來(lái)各種問(wèn)題，提供預(yù)警服務(wù)。

第三步是虛實(shí)映射，實(shí)體實(shí)時(shí)反饋給虛擬，虛擬直接指導(dǎo)實(shí)體。

未來(lái)在園區(qū)規(guī)劃中，針對(duì)更復(fù)雜的應(yīng)用，這套數(shù)字孿生虛擬模式，還能通過(guò)對(duì)園區(qū)數(shù)據(jù)信息和行為習(xí)慣的收集和仿真，為園區(qū)提供合理規(guī)劃方案，實(shí)現(xiàn)園區(qū)資源優(yōu)化配置。

紫光云已經(jīng)開始了這條路徑上的嘗試，目前正在天津?yàn)I海、連云港等地進(jìn)行試點(diǎn)，通過(guò)對(duì)智慧資產(chǎn)的構(gòu)建與沉淀，開啟了政府?dāng)?shù)字治理，民生數(shù)字服務(wù)，企業(yè)數(shù)字賦能的新局面。

這解決的是賦能百城百業(yè)、協(xié)助政府規(guī)劃和企業(yè)轉(zhuǎn)型的問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)的是筑基、善政、惠民、興業(yè)。

1、政府：提升城市治理和服務(wù)水平，可以用更精細(xì)的策略管理城市；

2、產(chǎn)業(yè)：企業(yè)可以通過(guò)線上做仿真模擬，降低產(chǎn)線調(diào)試、規(guī)劃、建設(shè)、生產(chǎn)、運(yùn)維的周期及成本，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)、降本、增效；

3、服務(wù)：在社區(qū)之中，居民一旦遭遇生活問(wèn)題，可以得到更妥善的解決處理；

這也是紫光產(chǎn)業(yè)數(shù)字引擎所希望做到的科學(xué)化善政、精細(xì)化惠民、生態(tài)化興業(yè)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，城市規(guī)劃、商業(yè)發(fā)展、災(zāi)害預(yù)警在虛擬空間中都可以提前得以計(jì)算。

四

重塑城市的活力

一座城市是如何喪失活力的？

很可能是過(guò)分關(guān)心宏大敘事。它們片面追求經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、城市擴(kuò)張、地標(biāo)建筑，而忽略了城市中的主體——是人，是企業(yè)。

美國(guó)一批社會(huì)學(xué)家都在展開這個(gè)維度的研究。

米切爾·鄧奈爾在《人行道王國(guó)》則是采用參與式觀察法書寫了紐約街頭的場(chǎng)景。在他眼中，一座城市的活力需要落地到人行道、社區(qū)這些最為微觀的部分。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型更需要有更多企業(yè)自下而上從毛細(xì)血管開始入手重塑城市活力。善政、興業(yè)、惠民為目標(biāo)，其實(shí)都是讓人與企業(yè)能在城市中獲得更好的生存發(fā)展。

數(shù)字化轉(zhuǎn)型，要從針尖開始——針尖是人、是建筑、是社區(qū)——這也是紫光云最關(guān)心的部分。

讓老奶奶能夠更便利地在社區(qū)買雞蛋，更幸福、安全地在小區(qū)里遛彎，這是數(shù)字孿生和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的應(yīng)有之意。

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