數(shù)字孿生城市會(huì)成為一個(gè)新的風(fēng)口嗎

就在2019年11月底，“千年大計(jì)”雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市建設(shè)傳來前方消息。雄安新區(qū)首席信息官?gòu)垙?qiáng)說，雄安智能城市與物理城市同步進(jìn)入了大規(guī)模開工建設(shè)階段，目前正在全力打造智能城市“一個(gè)中心、四個(gè)平臺(tái)”基礎(chǔ)設(shè)施體系。也就是說，雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市的“數(shù)據(jù)基底”正在成型。

自2017年啟動(dòng)以來，雄安新區(qū)就寄托了國(guó)人對(duì)大國(guó)復(fù)興背景下“數(shù)字之都”的期待，什么樣的城市治理方案能夠匹配得上“千年大計(jì)”？“數(shù)字孿生城市”應(yīng)運(yùn)而生。

其實(shí)，除了雄安新區(qū)，包括北京市通州副中心、南京江北新區(qū)、重慶兩江、貴州貴陽等眾多城市和地區(qū)的“數(shù)字孿生城市”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和落地應(yīng)用已經(jīng)如火如荼的推進(jìn)。

半年前，中國(guó)工程院院士倪光南在2019數(shù)博會(huì)“數(shù)字孿生城市建設(shè)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新全球峰會(huì)”上說：“這個(gè)題目目前來講我在全國(guó)第一次見到，甚至全球可能也是第一次，相信會(huì)引領(lǐng)以后的潮流。”

潮流比想象中來得更快?！皵?shù)字孿生”概念誕生不到十年，“數(shù)字孿生城市”的說法也是2017年才出現(xiàn)，而就在短短一年多的時(shí)間后，“數(shù)字孿生城市”方案和模式已經(jīng)如“雨后春筍”般在我國(guó)多地涌現(xiàn)。

在產(chǎn)業(yè)層面，“數(shù)字孿生城市”的熱度可謂升級(jí)到了“白熱化”。不僅阿里、百度、騰訊、阿里、京東等互聯(lián)網(wǎng)巨頭、通信巨頭紛紛牽頭構(gòu)建生態(tài);眾多安防大佬、AI獨(dú)角獸、系統(tǒng)集成商也一頭扎進(jìn)各地的數(shù)字孿生“盛宴”中;甚至，在AR/VR熱潮時(shí)代演進(jìn)來的空間信息領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)公司也借此找到了等待已久的“金礦”。

在資本方面，2019年以來，我國(guó)多支“數(shù)字孿生”概念股漲停;阿里巴巴、啟迪金控、中信建投等都向相關(guān)公司投入過億投資;深耕“數(shù)字孿生”的超圖公司、51VR、泰瑞數(shù)創(chuàng)等多家空間信息創(chuàng)企也在今年獲得多輪融資，其中有不少過億。

然而，或許因?yàn)榘l(fā)展得太快，市場(chǎng)和傳播場(chǎng)中的“熵”偏高，即使是業(yè)內(nèi)人士也不乏對(duì)“數(shù)字孿生城市”表示心存困惑。這個(gè)話題在被政企資學(xué)各界頻頻提及的同時(shí)，也令很多人眉頭一皺，“不太明白”。

那么，熱炒的數(shù)字孿生城市究竟是什么？不同的智能城市解決方案中出現(xiàn)的“數(shù)字孿生城市”是真正的創(chuàng)新還是“營(yíng)銷噱頭”？它和智慧城市又有什么區(qū)別和聯(lián)系？

為了探討這些問題，智東西對(duì)來自中國(guó)信通院、安防企業(yè)、AI獨(dú)角獸及VR/AR企業(yè)的多位專家進(jìn)行了深入調(diào)查走訪。希望通過探訪，我們能更明晰地認(rèn)識(shí)這個(gè)與城市治理方式變遷息息相關(guān)的“數(shù)字孿生”密鑰。

一、由“數(shù)字孿生”本身而來的分野

一般認(rèn)為，“數(shù)字孿生城市”概念在我國(guó)由中國(guó)信通院的研究人員提出，并在2018年被寫入雄安新區(qū)規(guī)劃綱要中。

中國(guó)信通院高艷麗教授回憶當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景：“在雄安項(xiàng)目需求的倒逼下，團(tuán)隊(duì)壓力比較大，背后做了很多工作，最終，才決定將工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字孿生”概念運(yùn)用到城市治理領(lǐng)域，沒想到正好契合了雄安數(shù)字之都的需求?！?/p>

那么工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字孿生”又有什么由來？在背后，有一個(gè)小故事。

國(guó)內(nèi)早期接觸數(shù)字孿生的人大多認(rèn)為，這個(gè)概念是美國(guó)學(xué)者M(jìn)ichael W. Grieves在2014年提出的。Grieves將數(shù)字孿生（Digital Twin）定義為：物理產(chǎn)品或資產(chǎn)的虛擬復(fù)制。此復(fù)制實(shí)時(shí)更新，或盡可能定期更新，以盡可能地匹配其真實(shí)世界。

Grieves曾說“數(shù)字孿生”概念由他在2003年密歇根高管培訓(xùn)會(huì)上就提出，但可考的書面證據(jù)又指向另一種可能——數(shù)字孿生”概念出現(xiàn)于2011年美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)文獻(xiàn)上，用以解決戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)體維護(hù)問題。而后又被美國(guó)通用電氣、德國(guó)西門子等企業(yè)用于工業(yè)。

注意，這個(gè)故事表面上是關(guān)于概念首創(chuàng)的爭(zhēng)議，背后卻是不同理念的分野。

Grieves的“數(shù)字孿生“更強(qiáng)調(diào)仿真、建模特征，例如海爾的透明工廠的數(shù)字孿生，側(cè)重的就是管理現(xiàn)場(chǎng)的重現(xiàn);而美國(guó)國(guó)防部把數(shù)字孿生體看成降本增效的工具，卻不太強(qiáng)調(diào)建模載體本身。

“數(shù)字孿生”概念本身的曖昧，為我國(guó)“數(shù)字孿生城市”的流派之爭(zhēng)埋下了伏筆。

二、兩派爭(zhēng)鳴：仿真派 VS 數(shù)據(jù)派

在雄安新區(qū)打響“數(shù)字孿生城市”建設(shè)的第一槍之后，一陣“數(shù)字孿生城市”的浪潮在全國(guó)范圍內(nèi)鋪開。

互聯(lián)網(wǎng)、通信、安防、AI、大數(shù)據(jù)、AR/VR等各行各業(yè)的廠家也推出自己的數(shù)字孿生城市方案、相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用模塊，比如阿里城市大腦加持的“數(shù)字孿生城市”、華為的“5G+AI，開啟智慧城市孿生新時(shí)代”、科大訊飛的數(shù)字超腦、51VR的51City OS等等。

從方案中展現(xiàn)的理念的分野來看，我國(guó)數(shù)字孿生城市可以大致分為“仿真派”和“數(shù)據(jù)派”。

1、仿真派

當(dāng)城市突發(fā)火災(zāi)，難以預(yù)料的火情和復(fù)雜的路況使消防員的工作難度加大。

這時(shí)候，如果在計(jì)算機(jī)上有一個(gè)和現(xiàn)實(shí)大樓一模樣的三維數(shù)字模型，消防員就可以在模型上進(jìn)行模擬救災(zāi)，從而更有把握地精準(zhǔn)救災(zāi)，避免許多無辜的死傷。

這背后就是“仿真派”的思維方式。我國(guó)“數(shù)字孿生城市”概念誕生之初更接近“仿真派”。

根據(jù)信通院《2018數(shù)字孿生城市白皮書》，數(shù)字孿生城市可以理解為：一個(gè)信息維度上的虛擬城市，它與物理維度上的實(shí)體城市緊密聯(lián)系。它們倆同生共存、虛實(shí)交融，就像一對(duì)雙胞胎，從而構(gòu)成城市未來發(fā)展形態(tài)。

因此，在“數(shù)字孿生城市”方案中，需要在已有的智慧城市框架上建立一個(gè)關(guān)鍵的“城市信息模型平臺(tái)”（CIM）。這個(gè)具有城市語義信息的“三維模型”需要基于新型測(cè)繪、標(biāo)識(shí)感知、虛擬現(xiàn)實(shí)、模擬仿真等技術(shù)對(duì)城市數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)城市的三維重建。

“仿真派”數(shù)字孿生城市的興起為前幾年VR/AR熱潮中誕生的空間信息廠商們帶來了新的契機(jī)。GIS領(lǐng)頭企業(yè)超圖公司推出國(guó)內(nèi)首個(gè)三維空間數(shù)據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，泰瑞數(shù)創(chuàng)發(fā)布實(shí)景世界云平臺(tái)“Smart Earth”，51VR推出的“51City OS”推出五個(gè)月落地十余座城市……

51VR數(shù)字城市事業(yè)部負(fù)責(zé)人劉曉倫告訴我們，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生簡(jiǎn)單來說分為三步，首先需要將物理空間的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)感知并翻譯為一組數(shù)據(jù)，然后通過建模將數(shù)據(jù)還原映射，形成一個(gè)孿生的物理模型，最后利用AI算法技術(shù)對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行解析，指導(dǎo)決策。

51VR早就將空間構(gòu)建和還原技術(shù)應(yīng)用于自動(dòng)駕駛領(lǐng)域，而后，又在雄安新區(qū)建設(shè)中與京東數(shù)科公司合作建設(shè)雄安數(shù)字孿生城市，在深圳坂田、東莞松山湖園區(qū)與華為合作推出數(shù)字孿生園區(qū)。

劉曉倫說，將空間重建技術(shù)從自動(dòng)駕駛訓(xùn)練仿真場(chǎng)景遷移到數(shù)字孿生城市領(lǐng)域，其實(shí)算得上是技術(shù)的降維，因?yàn)榫葧?huì)相對(duì)低很多。

作為一個(gè)完整的宏大的規(guī)劃藍(lán)圖，“仿真派”的數(shù)字孿生城市概念一誕生，就因形象簡(jiǎn)明的定義、明確可執(zhí)行的步驟被廣泛傳播和認(rèn)知，并得到各地政府、企業(yè)的認(rèn)同。

工信部4月26日在關(guān)于加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)支撐制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實(shí)施意見（征求意見稿）》提出，“推進(jìn)數(shù)字雙胞胎技術(shù)應(yīng)用，推廣可靠性仿真、質(zhì)量波動(dòng)仿真等模型和方法。”數(shù)字雙胞胎也就是數(shù)字孿生。

但是，隨著實(shí)踐的深入，一些地方和企業(yè)將數(shù)字孿生僅簡(jiǎn)單地理解為建模、仿真甚至于CAD（一種專業(yè)的3D制圖軟件）等，這就容易形成“只見樹葉，不見森林”的局限，從而阻礙城市治理方式的進(jìn)一步升級(jí)和效率的提升。

2、數(shù)據(jù)派

數(shù)字孿生就是“仿真”嗎？答案在一些廠家那里肯定是否定的。

在阿里的《城市大腦探索“數(shù)字孿生城市”白皮書》中更強(qiáng)調(diào)的是“城市大腦”，大華在其HOC城市之心數(shù)字孿生方案中側(cè)重其“DAHUA GAIA”大數(shù)據(jù)平臺(tái)，佳都科技等企業(yè)的“數(shù)字孿生”中甚至全然沒有提到重建、仿真等要素。

這類企業(yè)大致認(rèn)同，將城市數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)充分感知、挖掘，從而在互聯(lián)網(wǎng)空間塑造一個(gè)數(shù)字層面的城市，就是“數(shù)字孿生”，而實(shí)景重現(xiàn)、建模并不是必須的，我們暫且稱之為“數(shù)據(jù)派”。

曠視科技城市大腦產(chǎn)品副總裁那正平說：“數(shù)字孿生城市建設(shè)中涉及一個(gè)世界、兩個(gè)空間和大量數(shù)據(jù)。目前，‘互聯(lián)網(wǎng)空間’中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被挖掘地比較充分了，實(shí)現(xiàn)了很好的孿生;但是“物理空間”的視頻等數(shù)據(jù)還有高達(dá)95%沒有被用到，如果把這些數(shù)據(jù)挖掘出來，就能夠大大提高物理空間的數(shù)據(jù)孿生程度?！?/p>

那正平認(rèn)為，仿真在一些局部場(chǎng)景中會(huì)用到，比如倉(cāng)儲(chǔ)物流、社區(qū)或園區(qū)管理等;但對(duì)于很多場(chǎng)景來說，VR/AR、實(shí)景重現(xiàn)是偽需求，如果空間中的數(shù)據(jù)無法很好地被感知，空有一個(gè)三維模型是沒用的。

數(shù)字孿生城市“數(shù)據(jù)派”更加強(qiáng)調(diào)現(xiàn)實(shí)世界的“感知”環(huán)節(jié)，認(rèn)為需要對(duì)全域數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知，從而提高城市的“數(shù)字孿生”程度?！皵?shù)據(jù)派”傾向于通過數(shù)據(jù)中臺(tái)、計(jì)算機(jī)視覺算法等技術(shù)來加持城市治理操作系統(tǒng)，從而使城市治理系統(tǒng)發(fā)揮指導(dǎo)決策作用，而非強(qiáng)調(diào)3D模型仿真。

“數(shù)據(jù)派”對(duì)數(shù)字孿生城市的詮釋能使人們跳出“模擬仿真”的狹隘的桎梏，進(jìn)而擴(kuò)大“數(shù)字孿生城市”概念的外延，使這個(gè)概念在更大范圍被接受。

但問題在于，如果將數(shù)字孿生城市的概念外延擴(kuò)大，將會(huì)使概念失去本身的意義。換句話說，人們可能會(huì)困惑和混淆，“數(shù)字孿生城市”和“智慧城市”的區(qū)別是什么呢？如果沒有太大的區(qū)別，這個(gè)概念也就很可能成為一個(gè)“噱頭”，只剩下營(yíng)銷意義。

其實(shí)，數(shù)字孿生城市“仿真派”和“數(shù)據(jù)派”并非真正的對(duì)立關(guān)系，而是存在自己的特定語境。

“仿真派”的數(shù)字孿生出現(xiàn)在概念產(chǎn)生之初，“三維建?！碧卣髯匀怀闪恕皵?shù)字孿生”明確、顯性、易切入，因此也成為廣為流傳的記憶點(diǎn);而當(dāng)業(yè)界對(duì)數(shù)字孿生城市概念已經(jīng)有一定的熟知度時(shí)，“數(shù)據(jù)派”的觀念的出現(xiàn)，則提醒大家不要陷入“形式主義”陷阱，從而忽略了數(shù)字孿生城市背后的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)本質(zhì)。

三、共同點(diǎn)：智慧城市的延展

雖然“數(shù)字孿生城市”的兩大流派具有不同的特征，但它們本質(zhì)上持有一個(gè)相近的理念：通過城市全域數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化，挖掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。

簡(jiǎn)單來說，在這一理念支持下，數(shù)字孿生城市有以下三大功能。

1、全息動(dòng)態(tài)感知。當(dāng)特定地域、行業(yè)中的數(shù)據(jù)被采集在一個(gè)平臺(tái)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可視化，能使城市治理者“看得更全”;實(shí)時(shí)或者定時(shí)的數(shù)據(jù)采集、感知?jiǎng)t使城市治理者能夠“看得更及時(shí)”。

比如，城市管理者可以更加便捷地了解到城市交通早晚流量差異、城市區(qū)域人口熱力對(duì)比、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的路況和火況等情況。

2、實(shí)時(shí)診斷。當(dāng)某些地方出現(xiàn)異常情況，通過AI等技術(shù)對(duì)采集數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化分析，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警、診斷事件因果等功能。

比如，當(dāng)街道上發(fā)生交通事故時(shí)，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測(cè)車輛狀態(tài)，結(jié)合前后時(shí)段、周邊位置其它人、車、物的實(shí)時(shí)狀態(tài)判別事故原因。

3、決策建議。當(dāng)日常的數(shù)據(jù)被有序地存儲(chǔ)和治理，通過知識(shí)圖譜等技術(shù)，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)能夠根據(jù)模擬城市的情況，給出日常治理和應(yīng)急事故中可以采取的措施，以及預(yù)測(cè)未來城市的面貌。

比如，當(dāng)需要建立新的學(xué)校、醫(yī)院等基礎(chǔ)設(shè)施或者為電動(dòng)車充電樁選址規(guī)劃時(shí)，城市治理者可以利用數(shù)字孿生城市平臺(tái)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

數(shù)字孿生城市的誕生背后具有強(qiáng)大的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力，涉及云、邊、網(wǎng)、端等多方面。

▲中國(guó)信通院《2019數(shù)字孿生城市白皮書》：數(shù)字孿生城市總體架構(gòu)

我國(guó)云計(jì)算技術(shù)巨頭廣布且實(shí)力居于世界前列，云邊協(xié)同技術(shù)日益成熟，5G、微波、光纖連接等通信技術(shù)互為補(bǔ)充，這都為海量城市大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和治理提供了硬基礎(chǔ)。同時(shí)，我國(guó)的計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理等人工智能技術(shù)迅速迭代，也大大賦能數(shù)字孿生城市的建設(shè)。

在物聯(lián)網(wǎng)端方面，我國(guó)智能安防產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展為數(shù)字孿生城市創(chuàng)造了契機(jī)。根據(jù)國(guó)際信息服務(wù)機(jī)構(gòu)IHS Markit前幾天發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè)：截至2021年，全球?qū)⒉渴?0億個(gè)安防攝像頭，其中，我國(guó)的安裝數(shù)預(yù)計(jì)達(dá)到5.6億多個(gè)。

四、安防企業(yè)該如何存在？

有人說，“數(shù)字孿生城市”是安防行業(yè)的升級(jí)和延伸，那么在新的升級(jí)戰(zhàn)場(chǎng)中安防企業(yè)扮演著什么角色呢？

在傳統(tǒng)安防時(shí)代，安防攝像頭獲取的視頻圖像只需要存儲(chǔ)起來，待需要的時(shí)候進(jìn)行查看，因此掌握安防攝像頭及視頻編解碼技術(shù)的安防企業(yè)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，并在過去近20年里收獲了上千億市場(chǎng)紅利。

但是隨著數(shù)字化、智能化時(shí)代的到來，視頻的獲取和存儲(chǔ)只成為視頻信息流末端的一環(huán)。當(dāng)視頻數(shù)據(jù)被獲取后，還有結(jié)構(gòu)化分析、數(shù)據(jù)治理、仿真重建等眾多環(huán)節(jié)，也涉及多個(gè)行業(yè)的玩家。

具體來說，交通、財(cái)務(wù)、公安等各個(gè)垂直領(lǐng)域視頻數(shù)據(jù)在被采集后需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)化解析等處理，進(jìn)而在“數(shù)據(jù)中臺(tái)”匯聚并進(jìn)行治理，最后數(shù)據(jù)通過知識(shí)圖譜、聯(lián)邦學(xué)習(xí)等技術(shù)應(yīng)用到交通、財(cái)務(wù)、公安等各個(gè)垂直領(lǐng)域。在這個(gè)過程中，涉及到的玩家既有云服務(wù)商、通訊巨頭、運(yùn)營(yíng)商、系統(tǒng)集成商，又有新興的AI企業(yè)、大數(shù)據(jù)公司、VR公司等等。

各行各業(yè)的玩家紛紛入局“數(shù)字孿生城市”盛宴，承擔(dān)不同的角色。向產(chǎn)業(yè)鏈下游，五大運(yùn)營(yíng)商以及一些系統(tǒng)集成商充當(dāng)項(xiàng)目總包方;向上，阿里、華為、百度、騰訊、京東等具有云計(jì)算、通信技術(shù)等多項(xiàng)整合硬實(shí)力的巨頭成為生態(tài)的牽頭者;再往產(chǎn)業(yè)鏈更上游，安防企業(yè)則隨AI創(chuàng)企、大數(shù)據(jù)公司、系統(tǒng)廠商、三維建模廠商等在各自的垂直領(lǐng)域各司其職，同時(shí)相互滲透。

在一片市場(chǎng)紛亂中，敏銳的安防企業(yè)意識(shí)到安防不再是原來的安防，安防企業(yè)也需要根據(jù)大勢(shì)重新自我定位。宇視科技CEO張鵬國(guó)說：“5G+AIoT時(shí)代的安防只是‘可視化治理’的場(chǎng)景之一，業(yè)務(wù)和終端場(chǎng)景化對(duì)架構(gòu)提出強(qiáng)勁挑戰(zhàn)，需要強(qiáng)大的中臺(tái)能力，包括數(shù)據(jù)中臺(tái)和業(yè)務(wù)中臺(tái)?！?/p>

面對(duì)“數(shù)字孿生城市”等新城市治理發(fā)展趨勢(shì)，不同的安防企業(yè)有不同的打法。

?？低?/u>的打法是以AI Cloud為核心技術(shù)框架搭建城市統(tǒng)一的智能感知網(wǎng)從而構(gòu)建數(shù)字孿生城市，建立統(tǒng)一的城市大數(shù)據(jù)平臺(tái)，對(duì)標(biāo)通信巨頭華為公司;大華股份則發(fā)布DAHUA GAIA大數(shù)據(jù)平臺(tái)，傾力打造一張數(shù)據(jù)在線網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)視圖智能引擎、一個(gè)智能數(shù)據(jù)引擎和一個(gè)業(yè)務(wù)使能平臺(tái)，以及一套架構(gòu)支撐數(shù)據(jù)在線、價(jià)值計(jì)算和業(yè)務(wù)應(yīng)用。