第五屆中國智能建筑節(jié) 建設新型智慧城市

??如果將城市看作一個龐大的生命體，隨著5G、大數據、AI等技術的快速發(fā)展，越來越多的“數據感應神經元”正在觸達城市的末梢角落。利用高精度傳感器、數據處理技術、數據處理平臺，構建城市超腦和數字虛擬空間，對城市進行精細化管理，已是大勢所趨。

??第五屆(2020)中國智能建筑節(jié)上，中國工程院院士鐘山先生帶來《發(fā)展數字孿生(DT)，建設新型智慧城市》的主題分享，對數字孿生在智能建筑領域、智慧城市建設領域的沿襲、發(fā)展和應用趨勢做了深度分享。下面就讓我們跟隨院士的腳步，共同進入數字化虛擬世界!

??以下內容根據鐘山院士在第五屆中國智能建筑節(jié)上的演講整理而成

??大家好。今天我要和大家談一談數字孿生與智慧城市的發(fā)展。一共包括五個內容。第一個內容，我想簡單說說數字孿生的發(fā)展態(tài)勢

??一、數字孿生發(fā)展態(tài)勢

??1、數字孿生發(fā)展脈絡

??數字孿生的發(fā)展可以從生理孿生說起。生理孿生，是物種起源，大概在20世紀60年代，發(fā)展到物理的孿生，21世紀初，大家比較重視研究數字孿生。

??2、數字孿生定義內涵

??數字孿生的定義，就是通過對現(xiàn)代物理世界的人、機、物等所有要素進行數字化，形成一個網絡空間，可以與物理世界完全對應，這是虛擬世界。虛擬信息空間世界與現(xiàn)實物理空間世界具有虛實映射，操控演化。

??從云計算平臺(城市重要基礎設施，政府、企業(yè)乃至個人廣泛使用)、大數據(城市重要資產、戰(zhàn)略資源，基于大數據分析的智能決策應用不斷涌現(xiàn))、(移動)互聯(lián)網(公眾獲取城市生活服務的重要優(yōu)先渠道，也是延伸服務的重要手段)、物聯(lián)網(推動萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實，廣泛應用于城市治理領域的感知監(jiān)測、數據采集等)、人工智能(基于深度學習的人工智能應用可精準預測城市問題，極大提升市民體驗)到數字孿生，發(fā)展到現(xiàn)在，我們說數字孿生的城市，它能夠——虛擬服務現(xiàn)實、模擬仿真決策、智能化發(fā)展——

??見微知著，睹始知終

??過去可追溯

??未來可預期

??當下知冷暖

??盡在掌握，皆可掌控

??管理扁平化

??服務一站式

??信息多跑路

??人力少跑腿

??在智慧城市里，我們主要要解決效率問題、精度問題、內核問題、場景問題。

??效率問題：物理城市到數字孿生城市的重構，提升效率;

??精度問題：L5毫米級高精度標準，成本低;

??內核問題：真實世界的運行規(guī)律無誤地進行虛擬映射;

??場景問題：不同城市功能所遇到的問題，實現(xiàn)精細化解決。

??數字孿生應用場景

??數字孿生已經在新加坡、法國、加拿大、我國的雄安新區(qū)、杭州等地展開實踐，我們說，數字孿生的應用場景就是物理世界與數字世界之間融合，其根本是DT(數字孿生)和CPS(信息空間與物理空間融合)相融合，是高度集成發(fā)展的。

??所以，數字孿生城市必須開發(fā)建設多場景。這里面，我想特別介紹建筑。建筑也是數字孿生的場景之一，是城市的基石，也是發(fā)展的前提，今天是第五屆中國智能建筑節(jié)，我們發(fā)展建筑的智能化，促進提升智慧城市的建設。數字孿生，就是建筑數字化轉換的重要抓手。

??二、發(fā)展數字孿生應用于智慧城市的基本要點

??學習開發(fā)新一代IT，拓展現(xiàn)代信息化/工業(yè)化/城市化

??以大數據、云計算、互聯(lián)網、AI、量子信息、移動網、物聯(lián)網、區(qū)塊鏈為代表的新一代信息技術，正在對經濟社會激發(fā)引領、帶動和演化科技革命、產業(yè)變革的重大作用，所以，我們要強力開拓現(xiàn)代信息化向縱深發(fā)展，向信息化/智能化發(fā)展。

??“三元空間”“兩化融合”深度協(xié)調發(fā)展

??主動積極推動“三元空間”(物理空間、人文空間、信息空間)(PHC)運籌協(xié)調、深度融合，以信息空間廣泛滲透嵌入到物理空間和人類社會空間，讓人、機、物實現(xiàn)社會中的動態(tài)、實時、交互、三維立體呈現(xiàn)可視化管理，提升城市和產業(yè)的智能化水平。

??我們要把現(xiàn)代信息化與工業(yè)制造、城市治理的全過程、全環(huán)節(jié)、全要素多方面、多系統(tǒng)進行融合、優(yōu)化、協(xié)調、共享，由此可以輻射和滲透整個經濟社會各方面，深度改變人民的生產、工作、思維、生活等方式，從而把工業(yè)經濟社會演變到數字經濟社會。

??應用數字孿生的思路

??以兩界映射、虛實交互為基點，焦點融合：精虛軟控(精度化、虛擬化、軟件化、控制化)、操控演化，發(fā)展新型智慧城市，提升智能化水平。

??這是智慧城市數字孿生的基本點。

??三、深化DT與IT融合，創(chuàng)建城市一體化服務平臺

??發(fā)展DT/仿真，強化大數據平臺應用

??DT、仿真技術與大數據密切融合，推動城市政務、治理、制造等服務新動能。

??大數據發(fā)展研究與應用

??1.政務大數據應用

??2.大數據戰(zhàn)略

??3.城市建設投融資

??4.政務大數據平臺

??5.智慧城市中治理應用

??6.大數據與制造業(yè)變革轉型升級

??7.大數據跟蹤研究

??DT與大數據融合，推動城市服務新動能，引發(fā)新變革

??如今，全球數據爆發(fā)增長，海量集聚，特別在我國引發(fā)大數據的新時代。顯示以信息/數據/知識為關鍵要素，將物質形態(tài)資源與非物質形態(tài)資源深度融合，全面提升全要素生產率，發(fā)展以創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享為特征的數字經濟，推動城市社會的新功能，新變革。

??在城市大力發(fā)展大數據、“互聯(lián)網+”、人工智能、推進工業(yè)互聯(lián)網和數據資源管理體系的協(xié)調性、開放性、共享性，打破城市傳統(tǒng)管理和制造業(yè)，重點發(fā)展DT，強調提質增效、融合共贏，衍生出共享經濟、數字經濟，推動城市在高質量、高效率、高動力的變革。

??智慧城市社會是一個十分復雜、科學、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的特大系統(tǒng)工程?，F(xiàn)今開發(fā)DT，發(fā)展大數據、城市的政務中心，推進政府決策科學化、社會治理精準化、公共服務高效化;構建以DT+大數據為主，實踐探索兩化深度融合，兩向映射、兩界演化的城市綜合管理服務平臺，逐步打造人、機、物全面互聯(lián)新網絡，多方面實現(xiàn)智能化發(fā)展，建立新型智慧城市的生態(tài)體系，融現(xiàn)社會的新變革。

??發(fā)展數字孿生推動城市治理服務新動能，提升智能化

??城市綜合管理服務平臺

??1.綜合統(tǒng)一數據采集平臺化

??2.數據資源統(tǒng)一整合共享平臺

??3.城市公共數據開放平臺化

??4.110報警對接

??5.城市信息基礎設施

??6.城市管理全要素數據

??7.DT→數字化管理(DM)提升智能化水平

??在這樣一個智能服務平臺上，提升數字化的管理，主要是需要數字孿生的技術創(chuàng)新。

??應用DT，發(fā)展綜合信息網絡技術體系的交互仿真，提升智能化

??將城市(社會)進行數字化一體化管理：即將感知(S)、分析(A)、服務(S~包括管理)、指揮(C)、監(jiān)察(S：監(jiān)控、監(jiān)測)為五大領域進行綜合統(tǒng)一數字化安全保障監(jiān)控管理。

??將城市(社會)立體安防提升智能化水平，重視城市(社會)三元空間深度融合，充分利用空天地電網一體化技術：

??1.感知測控精準體系

??2.探測視頻監(jiān)督體系

??3.通訊網絡傳輸體系

??4.信息資源整合共享體系

??5.指揮控制管理體系

??6.城市應急處置體系

??把這些體系中技術不斷地深度進行數據/模型/資源統(tǒng)一整合、協(xié)調互動、優(yōu)化配置、綜合集成、創(chuàng)新應用。將會以多方面、多形態(tài)、多模式的立體化安防體系中體現(xiàn)新動能，提升智能化能力和水平。

??四、強化DT的數據/模型新模式，創(chuàng)建城市智能化基地

??建設發(fā)展“谷”“園”基地的新動能、新模式，形成有特色、智能化的基地

??1、深入發(fā)展信息網絡空間與現(xiàn)實物理世界融合，應用數字孿生的基點，雙向映射、兩界演化;

??2、加快構建現(xiàn)代化新型基地設施(5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網、物聯(lián)網等);

??3、突出AI發(fā)展創(chuàng)新(軟件定義網絡化SDN、網絡功能虛擬化NFV、邊緣計算EC、同步網、協(xié)管平面等);

??4、強化信息/數據/資源，建設智能化園區(qū)，發(fā)展聯(lián)盟基地;

??5、抓住新機遇，開發(fā)新思路，創(chuàng)造新動力、新模式，建設有特色的新基地。

??積極創(chuàng)新，應用現(xiàn)代化先進感知技術

??1、多源、多通道、多波段的先進傳感器：如SOC、RFID、MEMS、WSN以及雷達、電視、紅外、光學、激光等;

??2、關注傳感網：是滲透、注入物聯(lián)網的關鍵技術，是實現(xiàn)感知功能(全面感知、可靠傳輸、智能處置)的基礎能力;

??3、融合發(fā)展多維感知技術，是實現(xiàn)跨界聯(lián)接、協(xié)同交互、數據交流的技術支撐，利于跨界融合、資源共享;

??4、現(xiàn)代化感知層+網絡層+認知層+應用層=萬物感知

??強化異構數據融合共享技術

??1、多異構、多網絡、多系統(tǒng)的數據資源，交互融合;

??2、在人、機、物交互發(fā)展中，加強數據化進程，呈現(xiàn)跨界融合，資源共享;

??3、不斷發(fā)展網絡平臺，提升物質鏈、價值鏈水平，構建智能開源生態(tài)體系;

??4、繼續(xù)關注知識特征、知識匹配、知識運轉等發(fā)展，將知識與信息的科學技術水平升華;

??數字孿生城市—智慧交通

??用互聯(lián)網浮動車數據監(jiān)測路口、路段的車輛通行情況，統(tǒng)計路口延誤率、時空通行圖等相關指標，在樣本量達到一定閾值時，可動態(tài)地檢測和診斷交通問題，合理制定相應的信號配時方案，并自動下發(fā)至路口的信號機運行。該系統(tǒng)已在廣西柳州得到應用。

??建設“基地”，著力拓展集群控制協(xié)同技術

??1、發(fā)展物聯(lián)網，拓展開放、創(chuàng)新、協(xié)調、交互、控制、共享等;

??2、虛實交互、精準映射、動態(tài)演化、“基地”提升;

??3、自主開發(fā)控制協(xié)同技術，在“基地”園林中構建大小閉合回路的精細控制系統(tǒng)，執(zhí)行優(yōu)化的“感知/分析/執(zhí)行”，實現(xiàn)融合共享;

??4、強化集群共享：集群智能、快速響應、優(yōu)化策略、開放共贏

??五、現(xiàn)代化數字孿生，建設新型智慧城市發(fā)展要點

??數字孿生的兩界映射、操控演化

??1.要把物理世界與數字世界通過數據反饋信息。

??2.新基建+新平臺=D/P數字孿生空間。

??新型智慧城市技術架構

??新型智慧城市運行架構

??開發(fā)、拓展物聯(lián)網技術、創(chuàng)造虛實兩化映射的數字孿生。建設智能化的新型現(xiàn)實城市。

??新型智慧城市的重要組成

??數字城市(數據匯集和貫穿的集成融合)+智慧場景(生產、生活、生態(tài)等場景智能化)+城市超腦(知識貫穿和系統(tǒng)發(fā)展的成長能力)

??新型智慧城市發(fā)展特征

??DT城市主題：精、虛、軟、控

??精準映射：基礎設施的全面數字化建模、城市運行狀態(tài)的充分感知和動態(tài)監(jiān)測，形成虛擬城市在信息維度導航對實體城市的精準信息表達和映射。

??虛實交互：在城市實體空間可觀察各類痕跡，在城市虛擬空間可搜索各類信息，虛實對應，交互協(xié)同。

??軟硬仿真：針對物理城市建立相應的虛擬模型，并以軟件的方式模擬城市人、事、物在真實環(huán)境下的行為，通過大數據計算模擬城市發(fā)展和演化趨勢。

??智能操控：通過數字孿生城市模擬、仿真、推演，提供合理可行的對策建議，優(yōu)化城市規(guī)劃和管理，關鍵在發(fā)展多樣式精細操作控制的閉合回路，提升智能化。

??構建數字孿生市場的基本要求

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