数字孪生与智慧城市如何融合

智慧城市是把新一代信息技术充分运用在城市中各行各业基于知识社会下一代创新（创新2.0）的城市信息化高级形态，实现信息化、工业化与城镇化深度融合，有助于缓解“大城市病”，提高城镇化质量，实现精细化和动态管理，并提升城市管理成效和改善市民生活质量。2014年，安东尼·汤森在《智慧城市》中写道：数字变革并没有使城市消失，世界各地的城市都在繁荣发展，因为新技术让它们成为更具价值且更高效的场所。”

的确，随着不同时代的新技术驱动，智慧城市的进程，也走过了几个时代。从早期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，以及移动互联网推动的无线城市等等。但遗憾的是，这些围绕城市的IT投入，在不断的重复建设，投入了大量资源，并在炒热了智慧城市的概念之后，仍然鲜有成功的样板。

正是为了解决智慧城市所面临的各种各样的难题，华为在高交会期间举办的华为智慧城市峰会2019上，正式发布智慧城市最新理念：“5G+AI，开启智慧城市孪生新时代”。我们知道，无论是智慧城市，还是数字孪生本身都不是新鲜的概念，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、运营、治理的底层拉通，来解决城市面临的所有具体问题。凯文·凯利曾多次提及“镜像世界”的理念，这其实就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，还原了一个智慧城市的“镜像世界”。

智慧城市变革期之前，这些问题亟待解决

传统的智慧城市的建设，通常是理想很丰满，现实很骨感。在2017年底，罗兰贝格发布过一个关于智慧城市的报告，在考查了全球87个典型的智慧城市后，平均打分仅为37分（100分制）。过去很多智慧城市都是项目式的，从单纯的建设角度解决了具体行业的智慧需要，但却没有从智慧城市的总体入手，很容易建成新的智慧“孤岛”，这实际上与智慧城市的要求是背离的。在我看来，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行各业数字化能力的一次重塑，智慧城市所面临的是系统性的难题，本来就不应从单个的点去突破。

简单的说，目前智慧城市的问题主要有三个：

第一，缺乏顶层设计入手的建设理念。像智慧城市这样一个庞大的工程，必须要有一个高屋建瓴式的顶层设计：要自上而下地规划，从智慧城市的具体构想，到项目的执行和评估标准，再到子系统的配合执行、各环节的互联互通、交叉信息的处理等等。所以，一个好的顶层设计，是智慧城市成功的先决条件。

其次，城市的复杂性远远超乎想象。任何一个城市都包含交通、教育、环保、通信、旅游、工商业等数十个行业，要维系城市的运转，就必须将这么多个子系统都涵盖其中。要让这些各司其职的系统交汇并交融与协作，就需要在数据层面拉通，并通过一种“数字平台”的建设来进行赋能。

第三，过去智慧城市建设的技术体系并不够完善。以物联网技术为例，它本身是好技术，但是为什么10多年过去了，物联网项目反馈的效果都较差？因为感知只是第一步，通信是物联网的瓶颈，再好的数据，如果传不回去就失去了价值。不过我们也应该看到，随着基础设施云化，大数据、人工智能在各场景逐渐成熟，5G方兴未艾，IOT渐入佳境。智慧城市建设的变革期也即将到来。

数字孪生与智慧城市如何更好融合？

简单地说，数字孪生，是通过对物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，由此形成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、虚实交融的格局，这是用数字化方式为物理对象创建虚拟模型，由此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，整体城市建设运营逻辑将完全重构，将重新定义物理城市与数字城市的关系。可以想象，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等科技手段重塑城市要素，标签化、数字化、平台化地实现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塑，服务数字化、智能化;以人为本，场景驱动，融合虚拟与现实，数字场景与物理场景融合化;城市数字孪生一体化，以新视角重塑城市规划、管理、协同及发展。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面临的诸多问题。

首先，“孪生新时代”这是一个总体性的建设纲领，这就解决了过往智慧城市无法做到从顶层设计入手的老问题，同时，这种平台化的思路也杜绝了子系统的重复建设。其次，以城市数字平台支撑城市服务重塑，可以将复杂的跨行业，跨部门，跨平台的行业应用，通过数字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，不同委办局之间无法协同的难题。最后，5G和AI技术的融入，真正做到了让智慧城市不再存在技术上的短板。5G所带来的大带宽，低时延，和广覆盖这种革命性的改变，加上AI技术赋能的智能化，让城市可以获得真正的“智慧”。

华为的数字孪生新时代有何不同？

尽管，数字孪生来构建智慧城市在业界已经形成一种共识，但并没有哪一家公司给出过具体的方法论。物理世界的任何事物都能在数字世界做到信息可查、轨迹可循，这固然是好事，但是，如何与智慧城市进行有机的结合呢？华为将数字孪生城市，划分为数据孪生，能力孪生，场景孪生，和价值孪生四个层级。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，可以更广域地采 集城市全景数据，实现真正意义上的数字孪生，并以此来实现物理城市的数字孪生影像。与之对应的，就是新联接。“新联接赋能数据孪生”，包括5G、WiFi6、光纤连接、IOT联接及物联感知设施，构建城市联接网络基础。从“联接”到“新联接”，拓展联接范围到“赋能数据”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，基于数字平台开放的能力，聚合合作伙伴打造百花齐放的业务。“新体验赋能场景孪生”，多业务集结成场景，容纳人、物、事、场、关系、规则等实体的活动，包括教育、交通、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。同时，以“屏”拓展新场景，联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，打造物理与数字的无缝联接。

再来，价值孪生，是城市数字孪生一体化，重塑城市规化、管理、协同及发展。与此同时，基于数字平台提供的能力，华为的生态伙伴可以更高效地围绕城市场景开发百花齐放的业务应用，从而提升城市主体获得感。能力孪生是以城市数字平台为孪生城市提供基础资源统筹与基于AI的应用使能能力。数字平台可以对数据进行加工处理之后，可以给城市形成标准规范的数据资产，支撑城市各行各业业务应用。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构能力平台，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，为城市创造更多价值。智慧城市孪生新时代，可以带来三个价值：其一，基于数字孪生更多维获取城市数据;其二，数字平台让城市数据发挥最大价值;其三，城市数字孪生一体化，可以重塑城市规化、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。

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