“数字孪生”语境下的智慧城市:产业井喷背后的航向之争

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· 8月13日

与其说数字孪生是一个技术概念,倒不如说是路径上的较量。

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“数字孪生”语境下的智慧城市:产业井喷背后的航向之争

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图片来源@视觉中国

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文 | Alter

上世纪六十年代,NASA在“阿波罗计划”中建立了一套完整的物理仿真系统,地面上的“孪生飞行器”可以在仿真技术的帮助下预演登月过程中可能遇到的紧急情况。

到了2010年的时候,NASA首次提出了“数字孪生”的概念,通过虚拟化、仿真技术以及飞行器的实时状态、历史维护、健康管理等数据,利用数字技术对各种物理孪生对象进行替代,以适应现阶段深空探索的需要。

原本诞生于航天领域的新理念,在科技圈掀起了一股新的浪潮。擅长造势的Gartner在2017年和2018年连续将“数字孪生”列为十大技术趋势之一,IoT行业的诸多玩家们迅速嗅到了机会,高达59%的企业在调研中表示已经或正在实施数字孪生。

当数字孪生和智慧城市相遇后,落地应用的火花终于被引爆,数字孪生正式从技术概念演变为一种新的转型路径,数字孪生城市被视为智慧城市的升级版和必选项,进一步刷新了人们对于未来城市的想象空间。

01 城市的“虚拟副本”

数字孪生的概念被智慧城市所吸纳,并非是什么偶然现象。

自从IBM在2008年提出“智慧地球”的概念后,全世界范围内迅速兴起了智慧城市的建设浪潮,处于城镇化转型节点上的中国城市尤为积极。按照德勤披露的调研报告,中国智慧城市的试点数量已经占到了全球的50%左右。

然而智慧城市的进程也遇到了一些瓶颈,甚至开始偏离智慧化的初衷。

一些是技术上的,由于智慧城市的项目始于各个职能部门或区县,在项目循序落地的过程中逐渐产生了一个个数据孤岛,以至于所谓的创新被迫停于表面,城市的治理水平仅是有限的提升,衍生出了有资源没调度、有数据没分析、有人力没组织、有网络没效率等诸多被诟病的缺陷。

一些是思维上的,不同人群对于智慧城市的理解不尽相同,认知上还处于“盲人摸象”的阶段,有人摸到了象鼻子,有人摸到了大象腿,然后依照各自的方向去推进。尽管不少业内人士呼吁智慧城市应进行顶层设计,但理解上的差异留下了太多空白地带,始终缺少统一的治理体系。

数字孪生之所以被智慧城市所推崇,有其历史必然性。数字孪生就像是城市的“虚拟副本”,在不改变城市物理空间的前提下,可以利用数字孪生技术打造出对应的虚拟数字世界,也可以理解为现实世界的镜像。

特别是站在城市治理的立场上,数字孪生城市等于是现实世界的“操作系统”,可以远程对城市的每一个角落进行综合监测、智慧调度和集中管理,包括街道、社区、商场乃至变电站和排水系统,从而让治理效率产生质的改变。也就是说,原本不可见的城市隐形秩序一步步被显性化,城市治理和公共服务都将走出“盲人摸象”的现状。

数字孪生之于智慧城市的价值,逐渐被越来越多人所认可。

比如中国信息通信研究院曾在有关报告中明确写道:数字孪生城市具有精准映射、虚实融合、模拟仿真等核心能力,由此衍生出城市风险自动发现、城市运行规律主动洞察、人和物轨迹追踪回溯、事件精准定位管控、决策分析推演、要素资源高效配置等多种能力,将对构建城市现代化治理体系和治理能力提供强有力的支撑。

同时政策层面也开始向数字孪生城市倾斜。“十四五”规划纲要中明确提出,要探索数字孪生城市建设;发改委、科技部、工信部、住建部、自然资源部等多个部委纷纷出台政策文件,将在产业和技术上推动数字孪生城市的建设……数字孪生正在从新兴的技术理念,逐步成为智慧城市的“标配”。

02 “拼图模式”的挑战

之所以给出这样的判断,离不开国内各个省市的积极响应。

上海、浙江、海南等省份,贵阳、南京、合肥、福州、成都等城市,均出台了以数字孪生城市为导向推进新型智慧城市建设的文件。其中海南计划到2025年底基本建成“数字孪生第一省”,浙江则提出了建设数字孪生社区的行动。

数字化转型的大时代,也是新老物种毁灭与新生的过程。

商业嗅觉敏锐的企业,第一时间洞察到了数字孪生的新风口,并做出了相应的举措。阿里云的城市大脑、腾讯提出的“数字政府”、百度的AI City、华为的“城市智能生命体”,以及海尔旗下海纳云的BIMCloud数字孪生平台、平安科技的智慧城市云、浪潮的智慧城市大脑……无不在智慧城市的基础上增加了针对数字孪生的内容。

这个过程中陆续打磨出了许多数字孪生的应用样本,并且不乏一些有价值的参考案例。

华为和上海市黄浦区瞄准了智能楼宇,将百年建筑南京大楼作为城市数字治理的最小管理单元进行试点,通过云计算、大数据、边缘计算、5G等技术1:1复刻了南京大楼的数字孪生系统,可以实时监测楼宇的客流、水电管道的运行等情况,对楼宇的健康度进行打分并输出“体检报告”。

海纳云将数字孪生引入了智慧社区,在青岛的海尚府通过数字孪生三维建模,帮助业主还原了家里的户型结构,能够可视化管理水电暖隐蔽管线,远程控制家里的窗帘、照明、地暖等系统,同时还打通了社区服务,可以远程控制电梯、呼叫物业等等,智慧社区进入到了可感知的时代。

阿里云把数字孪生应用到了衢州的城市治理环节,将摄像头抓拍的画面、网格员巡查的信息以及群众举报等进行实时汇总,一旦发现占道经营等“梗阻”行为,可以自动下发到乡镇级的统一智慧平台,并自动派单给综合执法队伍处置,通过线上线下的实时互动,重塑了城市的治理流程。

只是这些尝试的背后,也折射了一个既定事实:当前的数字孪生城市仍在继续智慧城市建设的“拼图模式”,不同企业、不同城市、不同部门在进行不同维度的探索,缺少资源共享与业务协同机制。

何况数字孪生涉及到物联感知、新型测绘、数据融合、仿真推演、深度学习等多个环节,融合了BIM、3D GIS、5G、IoT、AI等多重技术,产业链的复杂度不言而喻。在缺少统一的底层标准、缺少合理运营机制的局面下,可能会再次出现碎片化、数据孤岛、壁垒重重等棘手问题,最终制约数字孪生的作用。

03 隐形的“航向之争”

与其说数字孪生是一个技术概念,倒不如说是路径上的较量。

毕竟数字孪生城市已经被验证是待挖掘的蓝海市场,产业链上下游的所有玩家都跃跃欲试,不可避免地存在利益冲突和商业竞争,能否找到分蛋糕的合理方式,直接关系到数字产生的产业进程。

至少就目前来看,市场上已经出现了两种主流思路。

第一种是中心化的平台战略,华为、阿里可以说是其中的典型代表。如果将数字孪生城市分为基础层、平台层和场景层三个部分,平台方往往在基础层和平台层有着绝对的话语权,凭借在ICT领域的深厚积累,嫁接数据汇聚、数据治理、智能预测、协同调度等能力,再向上衍生出智慧交通、智慧城管、智慧医疗等解决方案。

直接的例子就是阿里云的城市大脑,合作伙伴可以“城市大脑”的赋能下,以半开放、半封闭的业态进行智慧城市的共建和协作,针对不同的场景需求进行产品研发,在很大程度上规避了标准缺失、数据孤岛等问题,从而达到解决问题、治理城市的目的,改变了过去智慧城市各自为战的建设路径。

第二种是中台化的生态解法,海尔、平安就属于这一类的主要玩家。有别于华为、阿里的“主导者”形象,海尔等企业扮演的角色是“连接者”,将自身的核心能力聚焦于数字孪生城市的中台,然后串联产业链上下游的合作伙伴,比如阿里云和华为的ICT能力、百度和商汤的算法能力、海康和大华的硬件能力以及IoT的链接能力。

生态解法大多遵循了生态统筹的开放打法,即通过对不同硬件、不同能力、不同方案的整合,相应的二次开发和标准制定,形成了AIoT平台、大数据平台、数字孪生平台等方案,然后将这些能力匹配到车库、市政、建筑、应急管理、安全等场景中,打造可视化的解决方案和治理体系。

可以给出的解释是,阿里、华为等企业的筹码在于技术能力,掌握了数字化和智慧化的基础资源;而海尔、平安等企业在产业链中的位置偏应用和落地,习惯于根据需求寻找对应的方案。不同的立场和视角导致了两种不同的思路,一种是自上而下的赋能,一种是自下而上的联动。

按照互联网的固有逻辑,阿里、华为等似乎是数字孪生城市最大的赢家。但智慧城市的复杂度远高于互联网,仅以智慧社区为例,想要实现数字孪生的功能,就需要串联起上百家企业的产品,智慧城市的关联方将数十倍甚至百倍于社区。其实海尔、平安等玩家的优势也在于此,相较于巨头主导的市场规则,上下游的成百上千家参与者多半会倾向于去中心化的生态合作。

04 写在最后

数字孪生和智慧城市都是技术革新的产物,却也是一场体验驱动的生意。

几乎所有城市在落地数字孪生项目时,并不急于寻找合作方,大多先找咨询公司做咨询,确定架构和解决方案,然后将项目分成几个独立的阶段,根据上一阶段的体验反馈决定下一阶段的方向和内容。

现阶段的焦点可能不是数字孪生能催生什么样的新模式,而是打造切入用户痛点的高价值应用场景,推动数字孪生城市的深入应用和全面推广;等待回答的显然不是技术问题,而是寻找在产业协同过程中增量,实现产业链上下游的价值循环……

乃至可以做一个大胆的预判:数字孪生改变的不仅仅是智慧城市的周期和业态,也在深度影响智慧城市的航向,集成创新注定是数字孪生绕不过的一环。

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