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用数字孪生重塑城市活力

发布时间:2020-01-21

文|吴俊宇 萧凉

产业-民生往往是一条明确而可行的技术路径。

无数新技术的最终落地,都是从实验为起点,以产业为内化,以民生为落地,最终造福普罗大众。数字孪生也是如此。

我们该如何理解数字孪生?简单说,这是现实和虚拟世界的双胞胎。

科幻电影《黑客帝国》便展现了虚拟和现实相映照的世界。两个世界中有一个相同的自己,仿佛是一对虚实世界的“双胞胎”——未来的城市也是如此。

大量前沿技术都是从产业走向民生,进而为日常生活带来极大便利。

因特网始于1969年。首先用于军事连接,直到1994年才真正完全民用,在今天更是娱乐化的习以为常。

代表未来几十年的数字孪生也不例外。

它将是建设都市的重要一环,也将构筑起普通人的城市美好生活。

从实验到产业

数字孪生这个概念是从实验室里一步步走出来的。

2002年,数字化孪生的概念由密西根大学的Michael Grieves博士在与NASA的合作中提出。

在后来9年,Gneves教授不断地发展这个概念,最终将其定义为物理空间的实体产品精确映射在虚拟空间的虚拟产品。

理想情况下,所有从实际产品测量到的信息都可以通过数字孪生获得。数字孪生模型,可以清晰完整地描述潜在或实际存在的产品从微观到宏观的信息。

简单来说,这是现实世界在数字世界中的投影。

现实世界中发生的事,在数字世界中都可以体现。现实世界的种种可能性,在数字世界中都可以模拟、发生、计算,最终筛选出最佳方案。

试错在另一个空间进行,而现实等待最佳结果。

任何技术都要经历从实验室的空中楼阁走向产业界的大规模生产。

加尔布雷思是当代美国经济学家。他在《新产业国》讲述了现代大公司构建庞大的产业系统。

产业化大生产的价值在于,批量复制、降低成本。无论是第一次产业革命、第二次产业革命乃至今天的“AI+5G+云”的产业革命都是如此。

数字孪生当然也很快就被运用到了产业界。

2016年,通用电气推出了Predix平台。

这被誉为数字孪生在产业领域的最佳尝试。通过 Predix,厂家可以连接产业设备,使用平台上⼀套成熟的数据建模技术建模并进行数字孪生,简单说它的优势是两块。

1、控制质量,提高服务效率,降低运营成本;

2、控制新产品引进成本与交付周期,优化产品;

Predix平台还被运用到航空发动机的设计和研发,构筑数字模型进行模拟和运算,对十几种设计方案进行筛选,最终选出几个可行方案。

在传统的设计中,则需要十几种方案及相应部件都送去实验室测试。

从产业到民生

产业终究还是为了民生。产业革命所带来的技术变革往往会让一项新技术逐渐平民化。典型案例就是19世纪初的福特汽车。

在当时的老福特看来,规模化生产成本就会降低,汽车价格便能更低廉。

福特的目标是生产“全球车”,T型车最初售价850美元,随着设计生产不断进步,最终降到了260美元。借助流水线,汽车从“富人专利”变成了几百美元的大众消费品。

产业革命的新技术以大众消费的方式惠及了所有普通人。

在中国,数字孪生同样在从产业生根到赋能民生——因为它和城市,以及每个人的日常生活都有着密不可分的联系。

城市到底要如何让生活更美好?

芝加哥大学博士、哈佛大学经济学教授爱德华·格莱泽在他的《城市的胜利》中提到个两个观点。

1、城市是人类发展历史中最伟大的胜利;

2、城市是人类最伟大的发明与最美好的希望;

他不断在思考,城市到底应该如何让我们变得更加富有、智慧、绿色、健康和幸福。

我们不可能像《瓦尔登湖》的作者亨利·梭罗一样,在第二次产业革命兴起时躲进了瓦尔登湖,用逃避的态度沉浸在田园牧歌之中。

我们只能栖身于城市,让城市带来更美好的生活。相信数字孪生,会让城市更美好。

当数字孪生运用于城市时,数字孪生可以对⼀个城市进行全域感知、运行检测,整合运算历史数据并快速传输。

城市的每条电力线、变电站、污水系统、供水和排水系统、城市应急系统、高速公路,交通控制系统等所有能连接的地方都将数字化。

我简单翻译一下吧。

玩《模拟城市》的小伙伴可能知道,玩家要在一个固定范围的土地上,担任市长一职,满足城市内所有市民的日常生活所需。

从规划住宅、商业及产业用地,建设公路、捷运、体育场、海港、机场、警察和消防局,甚至税金及各种公共设施支出的分配都由玩家自行设计。

游戏中除了要妥善规划各种区域,还要考虑到人、经济、生存及政治等多项因素。

想让一座城市中的人能够具有较高的生活品质,必须随时观察各项数据指标,根据数据指标调整建设进度。

数字孪生它的价值就在于,让城市建设多了“上帝视角”,让城市管理更加科学,产业结构更加高效,城乡发展更加均衡。

曲折中换道超车

欧美产业界,数字孪生已有了十几年的尝试。

但对中国产业界而言,这个技术还是相对陌生。但是中国智慧城市的建设步伐正在加快,智慧城市带来了庞大的技术需求。

德勤2018年发布的《超级智能城市 更高质量的幸福社会》报告中提到,目前全球已启动或在建的智慧城市已达1000多个,中国以500个试点城市居于首位。

在智慧城市建设过程中,每家云服务商在发展过程中都有自己的基因。

互联网公司长于模式,善于提概念,做咨询,裹挟着C端用户推动全领域的数字化转型。以基础设施建设为基因的企业,则更专注于基础建设、云服务、卖设备。

在我国,有实力提供硬件和软件,并将其运用于数字孪生城市建设的企业不多。

紫光云作为产业新秀,依托紫光集团“从芯到云”的整合优势,开辟了新的赛道。它的立脚点是“为产业互联网”而生,希望通过指向B端和G端的方式为产业互联网和智能城市构建稳固“云底盘”,推动产业升级。

但是你再去看紫光云谈智慧城市,谈的是数字孪生和数字建筑——让建筑空间和建筑产业链数字化。

这里还不得不提到另一个词——BIM,也就是是建筑信息化模型,英文全称为Building Information Modeling。

要知道,数字孪生必须依靠BIM,因为这是数字化交付与智能运维平台的构建基石。精准的BIM模型是实现智能运维、数字孪生建筑的关键。

某种意义上说,大多数企业善于从宏观角度去切入城市建设,比如说区域经济、ICT基础设施的构建,这些当然很好。但更细节的事情还需要有企业去做。

紫光云了解城市细胞级的构建,在立足宏观的同时,更善于从中观、微观的视角去把事情“做实”。

现实世界中的城市是靠钢筋水泥构建的。虚拟城市则是靠数据一点一点堆起来的。城市中的每一个细胞都要被捕捉,形成数据。颗粒越细,城市也就越精。

紫光云是如何把细胞给建构起来的?总体分成三步。

第一步是实体空间数字化,也就是把原有建筑复刻进虚拟空间中,形成数字孪生体。

第二步是仿真,数字孪生体构建完成之后,仿真预测未来各种问题,提供预警服务。

第三步是虚实映射,实体实时反馈给虚拟,虚拟直接指导实体。

未来在园区规划中,针对更复杂的应用,这套数字孪生虚拟模式,还能通过对园区数据信息和行为习惯的收集和仿真,为园区提供合理规划方案,实现园区资源优化配置。

紫光云已经开始了这条路径上的尝试,目前正在天津滨海、连云港等地进行试点,通过对智慧资产的构建与沉淀,开启了政府数字治理,民生数字服务,企业数字赋能的新局面。

这解决的是赋能百城百业、协助政府规划和企业转型的问题,最终实现的是筑基、善政、惠民、兴业。

1、政府:提升城市治理和服务水平,可以用更精细的策略管理城市;

2、产业:企业可以通过线上做仿真模拟,降低产线调试、规划、建设、生产、运维的周期及成本,实现提质、降本、增效;

3、服务:在社区之中,居民一旦遭遇生活问题,可以得到更妥善的解决处理;

这也是紫光产业数字引擎所希望做到的科学化善政、精细化惠民、生态化兴业。从长远看,城市规划、商业发展、灾害预警在虚拟空间中都可以提前得以计算。

重塑城市的活力

一座城市是如何丧失活力的?

很可能是过分关心宏大叙事。它们片面追求经济增长、城市扩张、地标建筑,而忽略了城市中的主体——是人,是企业。

美国一批社会学家都在展开这个维度的研究。

米切尔·邓奈尔在《人行道王国》则是采用参与式观察法书写了纽约街头的场景。在他眼中,一座城市的活力需要落地到人行道、社区这些最为微观的部分。

数字化转型更需要有更多企业自下而上从毛细血管开始入手重塑城市活力。善政、兴业、惠民为目标,其实都是让人与企业能在城市中获得更好的生存发展。

数字化转型,要从针尖开始——针尖是人、是建筑、是社区——这也是紫光云最关心的部分。

让老奶奶能够更便利地在社区买鸡蛋,更幸福、安全地在小区里遛弯,这是数字孪生和数字化转型的应有之意。

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作者 | 吴俊宇 公众号 | 深几度

前南都、中经记者,关心技术、文化与人

钛媒体2015、2016、2018、2019年度作者

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