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        3. 李水青
          作者很懶,什么都沒留下

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          “數字孿生”:智慧城市發展快車道

          李水青
          2019-12-13 · 21:00
          [ 億歐導讀 ] 扯開“數字孿生城市”面紗!
          城市,房地產,智慧城市,智慧城市,數字孿生,雄安

          文章來源于:李水青,圖片來自“123RF”

          本文轉載自智東西,原作者李水青,原標題《扯開“數字孿生城市”面紗!兩派爭鳴,噱頭還是新風口?》。經億歐編輯,供行業人士參考。

          就在上個月底,“千年大計”雄安新區數字孿生城市建設傳來前方消息。

          雄安新區首席信息官張強說,雄安智能城市與物理城市同步進入了大規模開工建設階段,目前正在全力打造智能城市“一個中心、四個平臺”基礎設施體系。也就是說,雄安新區數字孿生城市的“數據基底”正在成型。

          自2017年啟動以來,雄安新區就寄托了國人對大國復興背景下“數字之都”的期待,什么樣的城市治理方案能夠匹配得上“千年大計”?“數字孿生城市”應運而生。

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          ▲雄安數字孿生城市的“數字基底”面世

          其實,除了雄安新區,包括北京市通州副中心、南京江北新區、重慶兩江、貴州貴陽等眾多城市和地區的“數字孿生城市”基礎設施建設和落地應用已經如火如荼的推進。

          半年前,中國工程院院士倪光南在2019數博會“數字孿生城市建設與產業創新全球峰會”上說:“這個題目目前來講我在全國第一次見到,甚至全球可能也是第一次,相信會引領以后的潮流?!?/p>

          潮流比想象中來得更快?!皵底謱\生”概念誕生不到十年,“數字孿生城市”的說法也是2017年才出現,而就在短短一年多的時間后,“數字孿生城市”方案和模式已經如“雨后春筍”般在我國多地涌現。

          在產業層面,“數字孿生城市”的熱度可謂升級到了“白熱化”。不僅阿里、百度、騰訊、阿里、京東等互聯網巨頭、通信巨頭紛紛牽頭構建生態;眾多安防大佬、AI獨角獸、系統集成商也一頭扎進各地的數字孿生“盛宴”中;甚至,在AR/VR熱潮時代演進來的空間信息領域創業公司也借此找到了等待已久的“金礦”。

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

          然而,或許因為一切發展得太快,市場和傳播場中的“熵”偏高,即使是業內人士也不乏對“數字孿生城市”表示心存困惑。這個話題在被政企資學各界頻頻提及的同時,也令很多人眉頭一皺,“不太明白”。

          那么,熱炒的數字孿生城市究竟是什么?不同的智能城市解決方案中出現的“數字孿生城市”是真正的創新還是“營銷噱頭”?它和智慧城市又有什么區別和聯系?

          為了探討這些問題,智東西對來自中國信通院、安防企業、AI獨角獸及VR/AR企業的多位專家進行了深入調查走訪。希望通過探訪,我們能更明晰地認識這個與城市治理方式變遷息息相關的“數字孿生”密鑰。

          由“數字孿生”本身而來的分野

          一般認為,“數字孿生城市”概念在我國最早由中國信通院的研究人員提出,并在2018年被寫入雄安新區規劃綱要中。

          中國信通院高艷麗教授回憶當時的場景:“在雄安項目需求的倒逼下,團隊壓力比較大,背后做了很多工作,最終,才決定將工業領域的“數字孿生”概念運用到城市治理領域,沒想到正好契合了雄安數字之都的需求?!?/p>

          那么工業領域的“數字孿生”又有什么由來?在背后,有一個小故事。

          國內最早接觸數字孿生的人大多認為,這個概念是美國學者Michael W. Grieves在2014年提出的。Grieves將數字孿生(Digital Twin)定義為:物理產品或資產的虛擬復制。此復制實時更新,或盡可能定期更新,以盡可能地匹配其真實世界。

          Grieves曾說“數字孿生”概念最早由他在2003年密歇根高管培訓會上就提出,但可考的書面證據又指向另一種可能——數字孿生”概念最早出現于2011年美國空軍研究實驗室的相關文獻上,用以解決戰斗機的機體維護問題。而后又被美國通用電氣、德國西門子等企業用于工業。

          注意,這個故事表面上是關于概念首創的爭議,背后卻是不同理念的分野。

          Grieves的“數字孿生“更強調仿真、建模特征,例如海爾的透明工廠的數字孿生,側重的就是管理現場的重現;而美國國防部把數字孿生體看成降本增效的工具,卻不太強調建模載體本身。

          “數字孿生”概念本身的曖昧,為我國“數字孿生城市”的流派之爭埋下了伏筆。

          兩派爭鳴:仿真派 VS 數據派

          在雄安新區打響“數字孿生城市”建設的第一槍之后,一陣“數字孿生城市”的浪潮在全國范圍內鋪開。

          互聯網、通信、安防、AI、大數據、AR/VR等各行各業的廠家也推出自己的數字孿生城市方案、相關技術和應用模塊,比如阿里城市大腦加持的“數字孿生城市”、華為的“5G+AI,開啟智慧城市孿生新時代”、科大訊飛的數字超腦、51VR的51City OS等等。

          從方案中展現的理念的分野來看,我國數字孿生城市可以大致分為“仿真派”和“數據派”。

          1、仿真派

          當城市突發火災,難以預料的火情和復雜的路況使消防員的工作難度加大。

          這時候,如果在計算機上有一個和現實大樓一模樣的三維數字模型,消防員就可以在模型上進行模擬救災,從而更有把握地精準救災,避免許多無辜的死傷。

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

          根據信通院《2018數字孿生城市白皮書》,數字孿生城市可以理解為:一個信息維度上的虛擬城市,它與物理維度上的實體城市緊密聯系。它們倆同生共存、虛實交融,就像一對雙胞胎,從而構成城市未來發展形態。

          因此,在“數字孿生城市”方案中,需要在已有的智慧城市框架上建立一個關鍵的“城市信息模型平臺”(CIM)。這個具有城市語義信息的“三維模型”需要基于新型測繪、標識感知、虛擬現實、模擬仿真等技術對城市數據進行采集,進而實現城市的三維重建。

          “仿真派”數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。GIS領頭企業超圖公司推出國內首個三維空間數據規范標準,泰瑞數創發布實景世界云平臺“Smart Earth”,51VR推出的“51City OS”推出五個月落地十余座城市……

          51VR數字城市事業部負責人劉曉倫告訴我們,實現數字孿生簡單來說分為三步,首先需要將物理空間的非結構化數據感知并翻譯為一組數據,然后通過建模將數據還原映射,形成一個孿生的物理模型,最后利用AI算法技術對相關信息進行解析,指導決策。

          51VR早就將空間構建和還原技術應用于自動駕駛領域,而后,又在雄安新區建設中與京東數科公司合作建設雄安數字孿生城市,在深圳坂田、東莞松山湖園區與華為合作推出數字孿生園區。

          劉曉倫說,將空間重建技術從自動駕駛訓練仿真場景遷移到數字孿生城市領域,其實算得上是技術的降維,因為精度會相對低很多。

          作為一個完整的宏大的規劃藍圖,“仿真派”的數字孿生城市概念一誕生,就因形象簡明的定義、明確可執行的步驟被廣泛傳播和認知,并得到各地政府、企業的認同。

          工信部4月26日在關于加強質量品牌建設支撐制造業高質量發展的實施意見(征求意見稿)》提出,“推進數字雙胞胎技術應用,推廣可靠性仿真、質量波動仿真等模型和方法?!睌底蛛p胞胎也就是數字孿生。

          但是,隨著實踐的深入,一些地方和企業將數字孿生僅簡單地理解為建模、仿真甚至于CAD(一種專業的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一步升級和效率的提升。

          2、數據派

          數字孿生就是“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“數字孿生城市”白皮書》中更強調的是“城市大腦”,大華在其HOC城市之心數字孿生方案中側重其“DAHUA GAIA”大數據平臺,佳都科技等企業的“數字孿生”中甚至全然沒有提到重建、仿真等要素。

          這類企業大致認同,將城市數據通過大數據、計算機視覺技術充分感知、挖掘,從而在互聯網空間塑造一個數字層面的城市,就是“數字孿生”,而實景重現、建模并不是必須的,我們暫且稱之為“數據派”。

          曠視科技城市大腦產品副總裁那正平說:“數字孿生城市建設中涉及一個世界、兩個空間和大量數據。目前,‘互聯網空間’中的數據已經被挖掘地比較充分了,實現了很好的孿生;但是“物理空間”的視頻等數據還有高達95%沒有被用到,如果把這些數據挖掘出來,就能夠大大提高物理空間的數據孿生程度?!?/p>

          那正平認為,仿真在一些局部場景中會用到,比如倉儲物流、社區或園區管理等;但對于很多場景來說,VR/AR、實景重現是偽需求,如果空間中的數據無法很好地被感知,空有一個三維模型是沒用的。

          數字孿生城市“數據派”更加強調現實世界的“感知”環節,認為需要對全域數據進行實時感知,從而提高城市的“數字孿生”程度?!皵祿伞眱A向于通過數據中臺、計算機視覺算法等技術來加持城市治理操作系統,從而使城市治理系統發揮指導決策作用,而非強調3D模型仿真。

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          ▲阿里城市大腦的相關頁面

          “數據派”對數字孿生城市的詮釋能使人們跳出“模擬仿真”的狹隘的桎梏,進而擴大“數字孿生城市”概念的外延,使這個概念在更大范圍被接受。

          但問題在于,如果將數字孿生城市的概念外延無限擴大,將會使概念失去本身的意義。換句話說,人們可能會困惑和混淆,“數字孿生城市”和“智慧城市”的區別是什么呢?如果沒有太大的區別,這個概念也就很可能成為一個“噱頭”,只剩下營銷意義。

          其實,數字孿生城市“仿真派”和“數據派”并非真正的對立關系,而是存在自己的特定語境。

          “仿真派”的數字孿生出現在概念產生之初,“三維建?!碧卣髯匀怀闪恕皵底謱\生”最明確、最顯性、易切入,因此也成為廣為流傳的記憶點;而當業界對數字孿生城市概念已經有一定的熟知度時,“數據派”的觀念的出現,則提醒大家不要陷入“形式主義”陷阱,從而忽略了數字孿生城市背后的數據驅動本質。

          共同點:智慧城市的延展

          雖然“數字孿生城市”的兩大流派具有不同的特征,但它們本質上持有一個相近的理念:通過城市全域數據的實時可視化,挖掘數據的最大價值。

          簡單來說,在這一理念支持下,數字孿生城市有以下三大功能。

          1、全息動態感知。當特定地域、行業中的數據被采集在一個平臺中,進而實現可視化,能使城市治理者“看得更全”;實時或者定時的數據采集、感知則使城市治理者能夠“看得更及時”。

          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、城市區域人口熱力對比、火災現場的路況和火況等情況。

          2、實時診斷。當某些地方出現異常情況,通過AI等技術對采集數據的結構化分析,數字孿生城市系統將能夠實現實時報警、診斷事件因果等功能。

          比如,當街道上發生交通事故時,數字孿生城市系統能夠通過監測車輛狀態,結合前后時段、周邊位置其它人、車、物的實時狀態判別事故原因。

          3、決策建議。當日常的數據被有序地存儲和治理,通過知識圖譜等技術,數字孿生城市系統能夠根據模擬城市的情況,給出日常治理和應急事故中可以采取的措施,以及預測未來城市的面貌。

          比如,當需要建立新的學校、醫院等基礎設施或者為電動車充電樁選址規劃時,城市治理者可以利用數字孿生城市平臺進行規劃設計。

          數字孿生城市的誕生背后具有強大的技術驅動力,涉及云、邊、網、端等多方面。

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          ▲中國信通院《2019數字孿生城市白皮書》:數字孿生城市總體架構

          我國云計算技術巨頭廣布且實力居于世界前列,云邊協同技術日益成熟,5G、微波、光纖連接等通信技術互為補充,這都為海量城市大數據的存儲、傳輸和治理提供了硬基礎。同時,我國的計算機視覺、機器學習、自然語言處理等人工智能技術迅速迭代,也大大賦能數字孿生城市的建設。

          在物聯網端方面,我國智能安防產業的蓬勃發展為數字孿生城市創造了得天獨厚的契機。根據國際權威信息服務機構IHS Markit前幾天發布的報告預測:截至2021年,全球將部署10億個安防攝像頭,其中,我國的安裝數預計達到5.6億多個。

          安防企業該如何存在?

          有人說,“數字孿生城市”是安防行業的升級和延伸,那么在新的升級戰場中安防企業扮演著什么角色呢?

          在傳統安防時代,安防攝像頭獲取的視頻圖像只需要存儲起來,待需要的時候進行查看,因此掌握安防攝像頭及視頻編解碼技術的安防企業占據絕對優勢地位,并在過去近20年里收獲了上千億市場紅利。

          但是隨著數字化、智能化時代的到來,視頻的獲取和存儲只成為視頻信息流末端的一環。當視頻數據被獲取后,還有結構化分析、數據治理、仿真重建等眾多環節,也涉及多個行業的玩家。

          具體來說,交通、財務、公安等各個垂直領域視頻數據在被采集后需要進行結構化解析等處理,進而在“數據中臺”匯聚并進行治理,最后數據通過知識圖譜、聯邦學習等技術應用到交通、財務、公安等各個垂直領域。在這個過程中,涉及到的玩家既有云服務商、通訊巨頭、運營商、系統集成商,又有新興的AI企業、大數據公司、VR公司等等。

          各行各業的玩家紛紛入局“數字孿生城市”盛宴,承擔不同的角色。向產業鏈下游,五大運營商以及一些系統集成商充當項目總包方;向上,阿里、華為、百度、騰訊、京東等具有云計算、通信技術等多項整合硬實力的巨頭成為生態的牽頭者;再往產業鏈更上游,安防企業則隨AI創企、大數據公司、系統廠商、三維建模廠商等在各自的垂直領域各司其職,同時相互滲透。

          在一片市場紛亂中,敏銳的安防企業意識到安防不再是原來的安防,安防企業也需要根據大勢重新自我定位。宇視科技CEO張鵬國說:“5G+AIoT時代的安防只是‘可視化治理’的場景之一,業務和終端場景化對架構提出強勁挑戰,需要強大的中臺能力,包括數據中臺和業務中臺?!?/p>

          面對“數字孿生城市”等新城市治理發展趨勢,不同的安防企業有不同的打法。

          ??低暤拇蚍ㄊ且訟I Cloud為核心技術框架搭建城市統一的智能感知網從而構建數字孿生城市,建立統一的城市大數據平臺,對標通信巨頭華為公司;大華股份則發布DAHUA GAIA大數據平臺,傾力打造一張數據在線網絡、一個視圖智能引擎、一個智能數據引擎和一個業務使能平臺,以及一套架構支撐數據在線、價值計算和業務應用。

          而宇視科技的打法則略有不同,宇視科技錯開與??低暫痛笕A股份的競爭,轉而和阿里巴巴達成就“數據中臺和業務中臺”的“雙中臺戰略”,以此通過出圈尋找互補的合作伙伴在“數字孿生城市”的盛宴中分一杯羹。

          深耕自己擅長的垂直行業也是安防行業玩家的一種打法。例如,深耕交通行業的佳都科技的數字孿生方案把對現實世界的全息刻畫和洞察應用到城市交通領域,利用自己在軌交等行業多年的經驗積淀,促進各個業務系統數據互通、業務聯動。

          安防在這場“數字孿生城市”的盛宴中仍然扮演了主要的參與者,為數字城市藍圖的實現奠定堅實的軟硬件基礎,承擔不可或缺的責任。

          結語:“數字孿生”成智慧城市發展快車道

          隨著數字孿生城市概念的傳播和相關項目的落地,業界對數字孿生城市的理解也出現了“仿真派”和“數據派”的不同分野。分野存在的意義不在于爭議本身,而是讓“數字孿生城市”事業在形式和內容、理想和現實的天平兩端能保持平衡。

          即便業界對“數字孿生城市”的定義仍不統一,但不可否認的是,“數字孿生城市”就是要通過城市全域數據的實時可視化,在互聯網數字空間中形成物理世界的映射,從而挖掘數據的最大價值。

          “數字孿生”城市作為一個“智慧城市”主題下相對完整而可感的階段性規劃目標,獲得了政、商、資、學各界的支持,有望進一步促進整個智慧城市的產業鏈的整合,進而促進我國城市治理方式的數字化、智能化變革。

          當5G及AIoT的時代滾滾洪流撲面而來,安防企業作為城市治理這片土地的原著民,仍然扮演著重要的參與者和奠基者。然而,在這片蒼莽的新戰場中,安防企業能否快速適應并撥得頭籌,還需要根據自身的情況做出正確的戰略抉擇,在AI與物聯網浪潮來臨前“學會游泳”,形成自己不可替代的優勢。

          編輯:李薇

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