数字孪生技术助力孪生新时代与智慧城市的整合

 智慧城市是把新一代的信息技术灵活运用在城市中各个行业基于知识社会新一代创新（创新2.0）的城市信息化管理高等级形态，实现信息化、工业化与城镇化紧密结合，有利于缓解“大城市病”，提升 城镇化品质，实现精细化和动态管理，并提升城市管理效果和改善群众生活品质。2014年，安东尼·汤森在《智慧城市》中写道：数字变革转型并没有使城市消失，全球各地的城市都在繁荣发展，这是因为新技术应用让它们变成更具价值且更高效的场所。”

 确实，伴随着不同时代的新技术应用驱动，智慧城市的进程，也经过了几个时代。从早期的信息化时代的电子政务，再到云计算等互联网技术驱动的数字城市，及其移动互联网推动的无线城市等。但可惜的是，这些围绕着 城市的IT投入，在不断的重复建设规划，投入了海量资源，并在炒热了智慧城市的理念过后，依然很少有成功的样板。

 也正是为了更好地解决智慧城市所遭遇的各式各样的难题，华为在高交会期间举办的华为智慧城市峰会2019上，宣布正式发表智慧城市最新理念：“5G+AI，开启智慧城市孪生新时代”。我们知道，不论是智慧城市，还是数字孪生本身都不是新颖的理念，数字孪生的智慧城市的设计思路，也绝不是简单的信息化覆盖的过程，而是把城市规划、建设规划、运营管理、综合治理的底层拉通，来解决城市遭遇的全部实际问题。凯文·凯利曾一度提到“镜像世界”的理念，这其实便是数字孪生的另一种表达方式，从这个角度看，华为所倡导的智慧城市的新孪生时代，何尝不是用数字孪生，重现了一个智慧城市的“镜像世界”。

1、智慧城市变革转型期之前，这些问题急需解决

 传统的智慧城市的建设规划，通常情况下是理想很丰满，现实很骨感。在2017年底，罗兰贝格发表过一个关于智慧城市的报告，在考察了全世界87个典型的智慧城市后，平均打分仅为37分（100分制）。以往许多 智慧城市全部都是项目式的，从单纯的建设规划角度解决了实际行业领域的智慧需要，但却没有从智慧城市的整体下手，非常容易建成新的智慧“孤岛”，这实际上与智慧城市的要求是背离的。总的来说，智慧城市并不是简单的所有行业信息化的总和，它应该是对整个城市各个行业数字化能力的一次重新塑造，智慧城市所遭遇的是系统性的难题，本来就不应从单个的点去突破。

 简单的说，现阶段智慧城市的问题主要有三个：

 第一，欠缺顶层设计着手的建设规划理念。像智慧城市这样一个庞大的工程，务必要有个高屋建瓴式的顶层设计：要由上至下地规划，从智慧城市的实际构想，到工程项目的实施和评定标准，再到子系统的配合实施、各环节的互联互通、交叉信息的处理等。因此 ，一个好的顶层设计，是智慧城市成功的前提条件。

 第二，城市的复杂度远远地超乎想象。任意一个城市都包含交通出行、文化教育、环境保护、通信网络、度假旅游、工商业等数十个行业，要维持城市的运行，就务必将这么多个子系统都涵盖在其中。要让这些各司其职的系统交汇并融合与协作，就需要在数据层面拉通，并通过一种“数字平台”的建设规划来进行赋能。

 第三，以往智慧城市建设规划的技术体系并不是很完善。以物联网技术为例，它本身是好技术，但为何十多年过去了，物联网工程项目反馈的效果都比较差？是因为感知只不过是第一步，通信网络是物联网的瓶颈，再好的数据，如果传不回去就丧失了价值。但是我们也应当看到，伴随着基础设施云化，大数据分析、人工智能在各场景逐渐成熟，5G方兴未艾，IOT渐入佳境。智慧城市建设规划的变革转型期也即将来临。

2、数字孪生与智慧城市怎样更好的融合？

 简单地说，数字孪生，是通过对物理世界的人、物、事件等全部要素数字化，在网络空间重塑一个与之对应的“虚拟世界”，从而产生物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实融合的格局，这是用数字化方式为物理对象构建虚拟模型，从而来模拟其在现实环境中的行为。

 如果基于数字孪生城市技术，总体城市建设运营管理逻辑将完全重新构建，将重新定义物理城市与数字城市的关系。能够想象，未来的数字孪生城市会与真实城市1:1高拟真虚拟重建，从极致的城市场景和数据可视化、物联控制，到仿真，到预测、决策，再到优化治理的良性系统，提前预演城市建设方案以及仿真结果，来高效地指导真实城市建设。这是多么值得期待的未来。

 而华为对“智慧城市孪生新时代”的定义则是：以5G和AI等技术手段重新塑造城市要素，标签化、数字化、平台化地创建物理城市的数字孪生镜像;以城市数字平台支撑城市服务重新塑造，服务数字化、智能化;以人为本，场景驱动，融合虚拟与现实，数字化场景与物理场景融合化;城市数字孪生一体化，以新思维重新塑造城市规划、管理、协作及发展。不难发现，华为所理解的数字孪生城市，一站式解决了智慧城市所遭遇的许多问题。

 首先，“孪生新时代”这是一个总体性的建设规划纲领，这就解决了以往智慧城市难以作到从顶层设计着手的老问题，同时，这种平台化的思路也避免了子系统的重复建设规划。其次，以城市数字平台支撑城市服务重新塑造，能够将错综复杂的跨行业，跨部门，跨平台的行业应用，通过数字化场景和物理场景的融合加以解决，这就解决了智慧城市建设规划，不同委办局之间难以协作的难题。最后，5G和AI技术的融合，真正的作到了让智慧城市不再存有技术上的薄弱点。5G所带来的大带宽，低时延，和广覆盖这种突破性的改变，加上AI技术赋能的智能化，让城市能够获得真正的的“智慧”。

3、华为的数字孪生新时代有哪些不同？

 虽然，数字孪生来创建智慧城市在业内早已成为一种共识，但并没有哪一家企业给出过实际的方法论。物理世界的任何事物都能在数字化世界作到信息可查、轨迹可循，这当然是好事，但是，怎样与智慧城市进行有机的融合呢？华为将数字孪生城市，划分为数据信息孪生，能力孪生，场景孪生，和价值孪生四个等级。并通过新联接、新智能、新体验和新价值的四大解决方案与之对应。

 首先，将5G、IoT、CIM（城市信息模型）等技术相结合，能够更广域地收集城市全景数据信息，创建真正意义上的数字孪生，并以此来创建物理城市的数字孪生影像。与之对应的，便是新联接。“新联接赋能数据信息孪生”，包括5G、WiFi6、光纤连接、IOT联接及物联感知设施，创建城市联接网络基础。从“联接”到“新联接”，扩展联接范围到“赋能数据信息”的基础设施及智能技术。

 其次，场景孪生是以城市场景为驱动，以AI为引擎，基于数字平台对外开放的能力，汇聚合作伙伴打造出百花齐放的业务。“新体验赋能场景孪生”，多业务集结成场景，承载人、物、事、场、关联、规则等实体的活动，包括文化教育、交通出行、街道社区、城市管理等不同场景，落地以自有方案及合作伙伴联合方案。此外，以“屏”拓展新场景，连接华为万物互联载体，包括手机、智慧屏、摄像头、传感器及移动执法终端等，打造出物理与数字的无缝连接。

 再来，价值孪生，是城市数字孪生一体化，重新塑造城市规化、管理、协同及发展。此外，基于数字平台提供的能力，华为的生态伙伴能够更高效地围绕着 城市场景开发设计百花齐放的业务应用，进而提高城市主体获得感。能力孪生是以城市数字平台为孪生城市提供基础性资源统筹与基于AI的应用使能能力。数字平台能够对数据信息进行加工处理之后，能够给城市形成标准规范的数据资产，支撑城市各个行业业务应用。这就是新智能，“新智能赋能服务孪生”，抽象出能力层，以华为沃土数字平台统筹新技术重新构建能力平台，新技术包括AI、大数据、边缘计算、5G、区块链等。

 “新价值赋能城市孪生”，以整体思维考虑城市需求，从城市规划、城市建设、城市治理到城市发展多维度，以IOC为载体，拓展到无人机、遥感高分等场景，为城市创造更多的价值。智慧城市孪生新时代，能够带来三个价值：其一，基于数字孪生更多维获得城市数据信息;其二，数字平台让城市数据信息充分发挥最大的价值;其三，城市数字孪生一体化，能够重新塑造城市规化、管理、协同及发展。这一套方法论还原的城市“镜像世界”，将会迎来一个真正属于智慧城市的新时代。