就在2019年11月底，“千年大計”雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市建設(shè)傳來前方消息。雄安新區(qū)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(guī)模開工建設(shè)階段，目前正在全力打造智能城市“一個中心、四個平臺”基礎(chǔ)設(shè)施體系。也就是說，雄安新區(qū)數(shù)字孿生城市的“數(shù)據(jù)基底”正在成型。

自2017年啟動以來，雄安新區(qū)就寄托了國人對大國復興背景下“數(shù)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(shù)字孿生城市”應(yīng)運而生。

其實，除了雄安新區(qū)，包括北京市通州副中心、南京江北新區(qū)、重慶兩江、貴州貴陽等眾多城市和地區(qū)的“數(shù)字孿生城市”基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和落地應(yīng)用已經(jīng)如火如荼的推進。

半年前，中國工程院院士倪光南在2019數(shù)博會“數(shù)字孿生城市建設(shè)與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)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(lǐng)以后的潮流?！?/p>

潮流比想象中來得更快。“數(shù)字孿生”概念誕生不到十年，“數(shù)字孿生城市”的說法也是2017年才出現(xiàn)，而就在短短一年多的時間后，“數(shù)字孿生城市”方案和模式已經(jīng)如“雨后春筍”般在我國多地涌現(xiàn)。

在產(chǎn)業(yè)層面，“數(shù)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(lián)網(wǎng)巨頭、通信巨頭紛紛牽頭構(gòu)建生態(tài);眾多安防大佬、AI獨角獸、系統(tǒng)集成商也一頭扎進各地的數(shù)字孿生“盛宴”中;甚至，在AR/VR熱潮時代演進來的空間信息領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)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(shù)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(guān)公司投入過億投資;深耕“數(shù)字孿生”的超圖公司、51VR、泰瑞數(shù)創(chuàng)等多家空間信息創(chuàng)企也在今年獲得多輪融資，其中有不少過億。

然而，或許因為發(fā)展得太快，市場和傳播場中的“熵”偏高，即使是業(yè)內(nèi)人士也不乏對“數(shù)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(shù)字孿生城市究竟是什么?不同的智能城市解決方案中出現(xiàn)的“數(shù)字孿生城市”是真正的創(chuàng)新還是“營銷噱頭”?它和智慧城市又有什么區(qū)別和聯(lián)系?

為了探討這些問題，智東西對來自中國信通院、安防企業(yè)、AI獨角獸及VR/AR企業(yè)的多位專家進行了深入調(diào)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(guān)的“數(shù)字孿生”密鑰。

一、由“數(shù)字孿生”本身而來的分野

一般認為，“數(shù)字孿生城市”概念在我國由中國信通院的研究人員提出，并在2018年被寫入雄安新區(qū)規(guī)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(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字孿生”概念運用到城市治理領(lǐng)域，沒想到正好契合了雄安數(shù)字之都的需求?！?/p>

那么工業(yè)領(lǐng)域的“數(shù)字孿生”又有什么由來?在背后，有一個小故事。

國內(nèi)早期接觸數(shù)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(shù)字孿生(Digital Twin)定義為：物理產(chǎn)品或資產(chǎn)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(shù)字孿生”概念由他在2003年密歇根高管培訓會上就提出，但可考的書面證據(jù)又指向另一種可能——數(shù)字孿生”概念出現(xiàn)于2011年美國空軍研究實驗室的相關(guān)文獻上，用以解決戰(zhàn)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(yè)用于工業(yè)。

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

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

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

二、兩派爭鳴：仿真派 VS 數(shù)據(jù)派

在雄安新區(qū)打響“數(shù)字孿生城市”建設(shè)的第一槍之后，一陣“數(shù)字孿生城市”的浪潮在全國范圍內(nèi)鋪開。

互聯(lián)網(wǎng)、通信、安防、AI、大數(shù)據(jù)、AR/VR等各行各業(yè)的廠家也推出自己的數(shù)字孿生城市方案、相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用模塊，比如阿里城市大腦加持的“數(shù)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(shù)字超腦、51VR的51City OS等等。

從方案中展現(xiàn)的理念的分野來看，我國數(shù)字孿生城市可以大致分為“仿真派”和“數(shù)據(jù)派”。

1、仿真派

當城市突發(fā)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(xiàn)實大樓一模樣的三維數(shù)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(shù)字孿生城市”概念誕生之初更接近“仿真派”。

根據(jù)信通院《2018數(shù)字孿生城市白皮書》，數(shù)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(lián)系。它們倆同生共存、虛實交融，就像一對雙胞胎，從而構(gòu)成城市未來發(fā)展形態(tài)。

因此，在“數(shù)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(guān)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(xiàn)實、模擬仿真等技術(shù)對城市數(shù)據(jù)進行采集，進而實現(xiàn)城市的三維重建。

“仿真派”數(shù)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(lǐng)頭企業(yè)超圖公司推出國內(nèi)首個三維空間數(shù)據(jù)規(guī)范標準，泰瑞數(shù)創(chuàng)發(fā)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(shù)字城市事業(yè)部負責人劉曉倫告訴我們，實現(xiàn)數(shù)字孿生簡單來說分為三步，首先需要將物理空間的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)感知并翻譯為一組數(shù)據(jù)，然后通過建模將數(shù)據(jù)還原映射，形成一個孿生的物理模型，最后利用AI算法技術(shù)對相關(guān)信息進行解析，指導決策。

51VR早就將空間構(gòu)建和還原技術(shù)應(yīng)用于自動駕駛領(lǐng)域，而后，又在雄安新區(qū)建設(shè)中與京東數(shù)科公司合作建設(shè)雄安數(shù)字孿生城市，在深圳坂田、東莞松山湖園區(qū)與華為合作推出數(shù)字孿生園區(qū)。

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

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

工信部4月26日在關(guān)于加強質(zhì)量品牌建設(shè)支撐制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的實施意見(征求意見稿)》提出，“推進數(shù)字雙胞胎技術(shù)應(yīng)用，推廣可靠性仿真、質(zhì)量波動仿真等模型和方法?！睌?shù)字雙胞胎也就是數(shù)字孿生。

但是，隨著實踐的深入，一些地方和企業(yè)將數(shù)字孿生僅簡單地理解為建模、仿真甚至于CAD(一種專業(yè)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(shù)據(jù)派

數(shù)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(shù)字孿生城市”白皮書》中更強調(diào)的是“城市大腦”，大華在其HOC城市之心數(shù)字孿生方案中側(cè)重其“DAHUA GAIA”大數(shù)據(jù)平臺，佳都科技等企業(yè)的“數(shù)字孿生”中甚至全然沒有提到重建、仿真等要素。

這類企業(yè)大致認同，將城市數(shù)據(jù)通過大數(shù)據(jù)、計算機視覺技術(shù)充分感知、挖掘，從而在互聯(lián)網(wǎng)空間塑造一個數(shù)字層面的城市，就是“數(shù)字孿生”，而實景重現(xiàn)、建模并不是必須的，我們暫且稱之為“數(shù)據(jù)派”。

曠視科技城市大腦產(chǎn)品副總裁那正平說：“數(shù)字孿生城市建設(shè)中涉及一個世界、兩個空間和大量數(shù)據(jù)。目前，‘互聯(lián)網(wǎng)空間’中的數(shù)據(jù)已經(jīng)被挖掘地比較充分了，實現(xiàn)了很好的孿生;但是“物理空間”的視頻等數(shù)據(jù)還有高達95%沒有被用到，如果把這些數(shù)據(jù)挖掘出來，就能夠大大提高物理空間的數(shù)據(jù)孿生程度。”

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(qū)或園區(qū)管理等;但對于很多場景來說，VR/AR、實景重現(xiàn)是偽需求，如果空間中的數(shù)據(jù)無法很好地被感知，空有一個三維模型是沒用的。

數(shù)字孿生城市“數(shù)據(jù)派”更加強調(diào)現(xiàn)實世界的“感知”環(huán)節(jié)，認為需要對全域數(shù)據(jù)進行實時感知，從而提高城市的“數(shù)字孿生”程度?！皵?shù)據(jù)派”傾向于通過數(shù)據(jù)中臺、計算機視覺算法等技術(shù)來加持城市治理操作系統(tǒng)，從而使城市治理系統(tǒng)發(fā)揮指導決策作用，而非強調(diào)3D模型仿真。

“數(shù)據(jù)派”對數(shù)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(shù)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(shù)字孿生城市的概念外延擴大，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(shù)字孿生城市”和“智慧城市”的區(qū)別是什么呢?如果沒有太大的區(qū)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(shù)字孿生城市“仿真派”和“數(shù)據(jù)派”并非真正的對立關(guān)系，而是存在自己的特定語境。

“仿真派”的數(shù)字孿生出現(xiàn)在概念產(chǎn)生之初，“三維建?！碧卣髯匀怀闪恕皵?shù)字孿生”明確、顯性、易切入，因此也成為廣為流傳的記憶點;而當業(yè)界對數(shù)字孿生城市概念已經(jīng)有一定的熟知度時，“數(shù)據(jù)派”的觀念的出現(xiàn)，則提醒大家不要陷入“形式主義”陷阱，從而忽略了數(shù)字孿生城市背后的數(shù)據(jù)驅(qū)動本質(zhì)。

三、共同點：智慧城市的延展

雖然“數(shù)字孿生城市”的兩大流派具有不同的特征，但它們本質(zhì)上持有一個相近的理念：通過城市全域數(shù)據(jù)的實時可視化，挖掘數(shù)據(jù)的價值。

簡單來說，在這一理念支持下，數(shù)字孿生城市有以下三大功能。

1、全息動態(tài)感知。當特定地域、行業(yè)中的數(shù)據(jù)被采集在一個平臺中，進而實現(xiàn)可視化，能使城市治理者“看得更全”;實時或者定時的數(shù)據(jù)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(qū)域人口熱力對比、火災現(xiàn)場的路況和火況等情況。

2、實時診斷。當某些地方出現(xiàn)異常情況，通過AI等技術(shù)對采集數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化分析，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)將能夠?qū)崿F(xiàn)實時報警、診斷事件因果等功能。

比如，當街道上發(fā)生交通事故時，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)能夠通過監(jiān)測車輛狀態(tài)，結(jié)合前后時段、周邊位置其它人、車、物的實時狀態(tài)判別事故原因。

3、決策建議。當日常的數(shù)據(jù)被有序地存儲和治理，通過知識圖譜等技術(shù)，數(shù)字孿生城市系統(tǒng)能夠根據(jù)模擬城市的情況，給出日常治理和應(yīng)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(yī)院等基礎(chǔ)設(shè)施或者為電動車充電樁選址規(guī)劃時，城市治理者可以利用數(shù)字孿生城市平臺進行規(guī)劃設(shè)計。

數(shù)字孿生城市的誕生背后具有強大的技術(shù)驅(qū)動力，涉及云、邊、網(wǎng)、端等多方面。

▲中國信通院《2019數(shù)字孿生城市白皮書》：數(shù)字孿生城市總體架構(gòu)

我國云計算技術(shù)巨頭廣布且實力居于世界前列，云邊協(xié)同技術(shù)日益成熟，5G、微波、光纖連接等通信技術(shù)互為補充，這都為海量城市大數(shù)據(jù)的存儲、傳輸和治理提供了硬基礎(chǔ)。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(shù)迅速迭代，也大大賦能數(shù)字孿生城市的建設(shè)。

在物聯(lián)網(wǎng)端方面，我國智能安防產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展為數(shù)字孿生城市創(chuàng)造了契機。根據(jù)國際信息服務(wù)機構(gòu)IHS Markit前幾天發(fā)布的報告預測：截至2021年，全球?qū)⒉渴?0億個安防攝像頭，其中，我國的安裝數(shù)預計達到5.6億多個。

四、安防企業(yè)該如何存在?

有人說，“數(shù)字孿生城市”是安防行業(yè)的升級和延伸，那么在新的升級戰(zhàn)場中安防企業(yè)扮演著什么角色呢?

在傳統(tǒng)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(shù)的安防企業(yè)占據(jù)優(yōu)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(shù)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(huán)。當視頻數(shù)據(jù)被獲取后，還有結(jié)構(gòu)化分析、數(shù)據(jù)治理、仿真重建等眾多環(huán)節(jié)，也涉及多個行業(yè)的玩家。

具體來說，交通、財務(wù)、公安等各個垂直領(lǐng)域視頻數(shù)據(jù)在被采集后需要進行結(jié)構(gòu)化解析等處理，進而在“數(shù)據(jù)中臺”匯聚并進行治理，最后數(shù)據(jù)通過知識圖譜、聯(lián)邦學習等技術(shù)應(yīng)用到交通、財務(wù)、公安等各個垂直領(lǐng)域。在這個過程中，涉及到的玩家既有云服務(wù)商、通訊巨頭、運營商、系統(tǒng)集成商，又有新興的AI企業(yè)、大數(shù)據(jù)公司、VR公司等等。

各行各業(yè)的玩家紛紛入局“數(shù)字孿生城市”盛宴，承擔不同的角色。向產(chǎn)業(yè)鏈下游，五大運營商以及一些系統(tǒng)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(shù)等多項整合硬實力的巨頭成為生態(tài)的牽頭者;再往產(chǎn)業(yè)鏈更上游，安防企業(yè)則隨AI創(chuàng)企、大數(shù)據(jù)公司、系統(tǒng)廠商、三維建模廠商等在各自的垂直領(lǐng)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(yè)意識到安防不再是原來的安防，安防企業(yè)也需要根據(jù)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(yè)務(wù)和終端場景化對架構(gòu)提出強勁挑戰(zhàn)，需要強大的中臺能力，包括數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺。”

面對“數(shù)字孿生城市”等新城市治理發(fā)展趨勢，不同的安防企業(yè)有不同的打法。

?？低暤拇蚍ㄊ且訟I Cloud為核心技術(shù)框架搭建城市統(tǒng)一的智能感知網(wǎng)從而構(gòu)建數(shù)字孿生城市，建立統(tǒng)一的城市大數(shù)據(jù)平臺，對標通信巨頭華為公司;大華股份則發(fā)布DAHUA GAIA大數(shù)據(jù)平臺，傾力打造一張數(shù)據(jù)在線網(wǎng)絡(luò)、一個視圖智能引擎、一個智能數(shù)據(jù)引擎和一個業(yè)務(wù)使能平臺，以及一套架構(gòu)支撐數(shù)據(jù)在線、價值計算和業(yè)務(wù)應(yīng)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(zhuǎn)而和阿里巴巴達成就“數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務(wù)中臺”的“雙中臺戰(zhàn)略”，以此通過出圈尋找互補的合作伙伴在“數(shù)字孿生城市”的盛宴中分一杯羹。

深耕自己擅長的垂直行業(yè)也是安防行業(yè)玩家的一種打法。例如，深耕交通行業(yè)的佳都科技的數(shù)字孿生方案把對現(xiàn)實世界的全息刻畫和洞察應(yīng)用到城市交通領(lǐng)域，利用自己在軌交等行業(yè)多年的經(jīng)驗積淀，促進各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通、業(yè)務(wù)聯(lián)動。

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

結(jié)語：“數(shù)字孿生”成智慧城市發(fā)展快車道

隨著數(shù)字孿生城市概念的傳播和相關(guān)項目的落地，業(yè)界對數(shù)字孿生城市的理解也出現(xiàn)了“仿真派”和“數(shù)據(jù)派”的不同分野。分野存在的意義不在于爭議本身，而是讓“數(shù)字孿生城市”事業(yè)在形式和內(nèi)容、理想和現(xiàn)實的天平兩端能保持平衡。

即便業(yè)界對“數(shù)字孿生城市”的定義仍不統(tǒng)一，但不可否認的是，“數(shù)字孿生城市”就是要通過城市全域數(shù)據(jù)的實時可視化，在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字空間中形成物理世界的映射，從而挖掘數(shù)據(jù)的價值。

“數(shù)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(guī)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(chǎn)業(yè)鏈的整合，進而促進我國城市治理方式的數(shù)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(yè)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(zhàn)場中，安防企業(yè)能否快速適應(yīng)并撥得頭籌，還需要根據(jù)自身的情況做出正確的戰(zhàn)略抉擇，在AI與物聯(lián)網(wǎng)浪潮來臨前“學會游泳”，形成自己不可替代的優(yōu)勢。