近日，国家发展改革委重磅发布《关于推进上云用数赋智行动 培育新经济发展实施方案》（以下简称《方案》），其中数字孪生技术在《方案》中被提及多次，和云计算、人工智能、5G、物联网等前沿技术一样，受关注程度上升到国家高度。
早在2002年，数字孪生（Digital Twin）这一概念被美国Michael Grieves教授提出。12年后，他再次详细地解释了数字孪生概念，是指在信息空间构建一个可以映射表征物理设备的虚拟系统，他们之间的联系并不是单向和静态的，而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。
关于数字孪生的朴素想法，也许早在几千年前就已经出现并被运用到城市建设和战争中，比如古代行军打仗必备的军事推演工具——沙盘。
或许在游戏中，我们也有过似曾相识的感觉。喜欢玩沙盒类游戏的朋友，一定不会错过《Minecraft》和《都市：天际线》两款游戏。在自由度极其之高的游戏世界中，玩家可以按照自己的想法建设属于自己的城市。
伴随着时代的发展，数字孪生技术作为重要的数字化手段深度运用到工业制造和智慧城市建设中。中国信息通信研究院产业与规划研究所高级工程师高艳丽在《数字孪生城市如何推动了新型智慧城市》一文中，也对数字孪生提出了明确的定义。
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……数字孪生是数字化发展的必经之路，数字孪生城市是智慧城市的起点。
数字孪生技术最先应用于工业制造的领域中。目前，全球领先的制造企业正在将对于数字孪生的理解，与自身业务融合形成工业4.0时代下的解决方案。
美国通用电器公司借助数字孪生这一概念，提出物理机械和分析技术融合的实现途径，让每个引擎，每个涡轮，每台核磁共振都拥有一个数字化的双胞胎，并通过数字化模型在虚拟环境下实现机器人调试、试验、优化运行状态等模拟，以便将最优方案应用在物理世界的机器上，从而节省大量维修、调试成本。
德国软件公司SAP基于Leonardo平台在数字世界打造了一个完整的数字化双胞胎，在产品试验阶段采集设备的运行状况，进行分析后得出产品的实际性能，再与需求设计的目标比较，形成产品研发的闭环体系。
而在中国也不乏这样的案例。在2019年12月，被誉为世纪工程的中俄东线天然气管道工程正式投产通气，得到了中俄两国元首的热烈祝贺和高度评价。作为中国首条智能管道样板工程，中俄东线管道工程就构建了一个数字孪生体，实现了在统一的数据标准下开展可研、设计、采办和施工。随着运营动态数据的不断丰富，数字孪生体将跟随管道全生命周期而共同生长。
为了让这个数字孪生体更好地呈现在管理运营人员的眼前，光启元RayData携手腾讯为其量身定制了一套可视化交互管理系统，基于数据实时渲染技术，实现数据实时图形可视化、场景化以及深度交互。
通过可视化大屏从全国版图、指定区域到指定关键设备，全面、集中、动态地展示了中俄东线站场管理、线路管理、工艺运行与设备等智能化管控技术。可以全方位、全周期的监控数字孪生体的运营状态，为管道工程的运营运维、风险排查提供精准、实时的信息数据。
显而易见的是，数字孪生技术正在解锁工业4.0时代下更多的智能形态。比如光启元RayData与腾讯机器人实验室Robotics X等合作伙伴，共同打造工业智能机器人，凭借自助规划、远程实景操控以及视觉感知等核心技术，可以在危险复杂的环境下完成任务。
通过与园区安全监测系统对接，结合AI机器人智能识别分析技术，光启元RayData化工与机器人产品融合系统将园区众多离散的监测数据进行融合，实时呈现在可交互的三维数字孪生场景中。
管理运维人员可在系统上实时了解园区当前的隐患点位及风险详情，也可远程操控AI机器人进行拍摄等任务操作，提高对化工园区安全态势判断的准确性。
值得注意的是，数字孪生的概念不仅活跃在工业4.0的制造业，也越来越频繁地出现在智慧城市领域。
随着ICT（信息、通信、技术）成为智慧城市发展的主要动能，移动通信、互联网、云计算、传感器、人工智能、量子通信在智慧城市都得到了广泛应用。全域感知、数字模拟、深度学习等各领域的技术发展也即将迎来拐点，这使得城市的数字孪生应运而生。
如今，城市布满各种各样的传感器、摄像头。借助包括5G在内的物联网技术，这些终端采集的数据可以更快地被提取出来。
在数字孪生城市中，基础设施（水、电、气、交通等）的运行状态，市政资源（警力、医疗、消防等）的调配情况，都会通过传感器、摄像头、数字化子系统采集出来，并通过包括5G在内的物联网技术传递到云端。
在2019年，光启元RayData携手腾讯与上海静安区政府共同建设一个全联接、全场景、全智能的数字静安，实现不同政务部门的深度融合，创新和重塑传统的管理模式、业务模式和运作规则。
静安政务大脑是一个围绕城市的三大基础要素：人口、法人和土地，将政府丰富的治理经验与庞大的政务数据、社会数据相结合的平台型人工智能中枢。目前可提供智能人口预测、智能规划、智能营商、智能监管和智能区情等五大基础能力输出，已为11个政府部门提供了23个应用场景的支持。
比如在如何选择菜场这个关乎民生的问题上，政务大脑通过结合区域当前的发展现状，综合考虑圈定范围内商业综合体性质、面积大小等因素后，推荐菜市场的合适选位。政务大脑普遍认为，在新建社区附近不适合菜市场的选位，但在繁华的老城区会积极地进行推荐。
其背后所反映的市场规律在于，随着静安老城区的旧城改造和新建大型商业综合体，空间越来越少，房租越来越高，已经没有给平价菜场留下太多可以渗透的空间。因此，政务大脑分析认为，看上去商业繁华的老城区，才是静安最缺平价菜场的地区。
正是利用这些基于数据研判的精准推荐，可以帮助政府商务管理人员制定智慧微菜场，流动菜摊等便民设施的布局规划，在繁华城区中提供民生服务。
以此可见，数字孪生在智慧城市发展与建设中的核心价值在于，它能够在物理世界和数字世界之间全面建立实时联系，进而对操作对象全生命周期的变化进行记录、分析和预测。
《方案》中明确提到，数字孪生作为国家经济、企业发展数字化转型的关键基础技术之一，将为新的经济增长提供巨大动能，因此强调和鼓励开展数字孪生创新计划，引导各方力量参与提出数字孪生的解决方案。
相信在不久的将来，数字孪生技术不仅可以孕育出极具潜力的市场蓝海，同时也能对社会经济带来质的飞跃。
未来，光启元也将持续发挥自身在大数据可视化交互管理领域的实力和优势，与合作伙伴积极推动数字孪生技术在政务、能源、交通、文旅等国家重点行业中的落地应用，推动现代化产业体系建设，助力构建数字经济时代发展的新格局。
*参考文献
《数字孪生城市如何推动了新型智慧城市》，高艳丽
《工业4.0与数字孪生》，德勤
《数字孪生：为城市和你创造一个虚拟副本》，陈龙
上一篇：数字孪生技术大揭秘！
