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數(shù)字孿生技術(shù)是對(duì)真實(shí)世界的資產(chǎn)系統(tǒng)和流程的持續(xù)性學(xué)習(xí)型數(shù)字模擬，具備復(fù)合性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，是項(xiàng)目全周期管理的重要技術(shù)手段。在技術(shù)不斷發(fā)展和成熟的過程中，數(shù)字孿生技術(shù)在亞洲國家逐步延伸至多場(chǎng)景混合的城市政策制定領(lǐng)域，并發(fā)展至智能制造等相關(guān)制造業(yè)領(lǐng)域。從數(shù)字孿生技術(shù)的研究方向入手，分析數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)踐領(lǐng)域進(jìn)展，對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行未來展望，對(duì)我國的城市和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要的作用。

與傳統(tǒng)電子建模技術(shù)主要應(yīng)用于產(chǎn)品的研發(fā)或設(shè)計(jì)階段不同，數(shù)字孿生技術(shù)通過制造虛擬現(xiàn)實(shí)的電子化映像，并對(duì)映像的持續(xù)動(dòng)態(tài)更新維護(hù)，達(dá)到三維空間尺度和持續(xù)時(shí)間序列上的高效仿真效果，以此作為基礎(chǔ)開展具體目標(biāo)的仿真模擬和分析決策。數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用范圍廣闊，具有廣闊的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景[1],可應(yīng)用于城市管理、智能制造等領(lǐng)域，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字孿生技術(shù)包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)層次，對(duì)應(yīng)差異化的應(yīng)用場(chǎng)景和資源需求[2]。在國家提出重視數(shù)字孿生技術(shù)的戰(zhàn)略方向后，各地方政府陸續(xù)出臺(tái)相應(yīng)規(guī)劃，對(duì)新技術(shù)應(yīng)用前景進(jìn)行探索。

但在實(shí)踐操作過程中，靜態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)仍未得到充分的應(yīng)用，主要原因包括：

1)數(shù)宇孿生技術(shù)需要大量數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)支撐，數(shù)據(jù)獲取涉及多政府部門和多相關(guān)企業(yè)單位。實(shí)踐操作過程中，技術(shù)實(shí)踐往往難以獲取足夠和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，易出現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)缺失或數(shù)據(jù)獲取時(shí)間過長等影響應(yīng)用的情況；2)數(shù)字孿生技術(shù)需要高質(zhì)量算力作為基礎(chǔ)，以支撐后期分析決策，高質(zhì)量算力意味著設(shè)備成本和數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)性的大幅度提高；3)數(shù)字孿生技術(shù)需要明確的盈利前景(在無盈利前景的前提下，則需大量公共資源投入)，因需大規(guī)模使用才可攤低系統(tǒng)的構(gòu)筑和維護(hù)成本。

因靜態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)仍難以實(shí)踐使用，動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)在靜態(tài)技術(shù)的基礎(chǔ)上，新增動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的持續(xù)更新和分析決策等需求，投入實(shí)施難度更高。目前數(shù)字孿生技術(shù)的主要研究方向包括提升基礎(chǔ)算力效率、降低數(shù)據(jù)使用門檻和開放合作共贏機(jī)會(huì)三個(gè)方面。通過對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)的研究方向、實(shí)踐進(jìn)展和未來發(fā)展進(jìn)行探索，有助于厘清數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展前景。

1.數(shù)字孿生技術(shù)的研究方向

1.1提升基礎(chǔ)算力效率

算力是當(dāng)前信息通信行業(yè)的研究熱點(diǎn)。單純提高算力無法保障數(shù)字孿生技術(shù)有效落地實(shí)施。數(shù)字孿生技術(shù)中更重要的是提升算力效率，即對(duì)現(xiàn)有資源的高效利用[3]。數(shù)字孿生技術(shù)需首先確定研究目標(biāo)，在對(duì)研究目標(biāo)進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的類型和內(nèi)容(基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不可單純追求數(shù)量，而需追求研究目標(biāo)的實(shí)際需求）,在基礎(chǔ)層減少算力需求量；其次需確定不同屬性數(shù)據(jù)間的相互映射關(guān)系，即通過公式等方式錨定數(shù)據(jù)間關(guān)系，增加數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)度，在實(shí)施過程中不需反復(fù)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行大面積校核，而是通過單個(gè)數(shù)據(jù)修改帶動(dòng)所有數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新。通過確定研究目標(biāo)以明確基礎(chǔ)數(shù)據(jù)屬性和確定不同屬性數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系，有助于在基礎(chǔ)層面大幅度降低算力需求，實(shí)現(xiàn)提升基礎(chǔ)算力效率的目標(biāo)。

1.2降低數(shù)據(jù)使用門檻

數(shù)據(jù)要素已成為新的生產(chǎn)資源要素，其重要性在生產(chǎn)生活中逐步提升[4]。數(shù)字孿生技術(shù)包含大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫敏處理的同時(shí)，將數(shù)據(jù)分解為可公開使用、可有條件使用和保密三大等級(jí)，對(duì)各等級(jí)進(jìn)行細(xì)分等級(jí)處理。對(duì)可公開使用的數(shù)據(jù)，將其作為公共資源向大眾開放；對(duì)保密數(shù)據(jù)則需保證其數(shù)據(jù)的用途安全；對(duì)可有條件使用的數(shù)據(jù)，則可探索數(shù)據(jù)交易方法，即通過數(shù)據(jù)交易為數(shù)字孿生技術(shù)的運(yùn)營使用積累資源和創(chuàng)造現(xiàn)金流入，逐步降低數(shù)據(jù)使用門檻，以促使數(shù)據(jù)分層分級(jí)及有償向社會(huì)公開。

1.3開放合作共贏機(jī)會(huì)

因數(shù)字孿生技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，需同類型、大規(guī)模應(yīng)用才可實(shí)現(xiàn)降低開發(fā)和應(yīng)用成本[5]。在實(shí)踐操作中，系統(tǒng)需對(duì)同類型需求進(jìn)行整合，并幵放合作以獲得共贏機(jī)會(huì)，大幅度降低技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用成本。但在開放合作過程中，可能會(huì)導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)私密性受到影響，因此在合作與安全中取得平衡成為數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)一步廣泛發(fā)展的重要前提。

2.數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)踐進(jìn)展

2.1城市規(guī)劃設(shè)計(jì)

數(shù)字孿生技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用起源于歐洲國家，其將城市規(guī)劃劃分為政策制定者、城市管理者、城市工作者和城市居民四種人群，探索四種人群在城市運(yùn)營過程中的關(guān)注點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。因?yàn)闅W洲總體人口密度不大，人口呈現(xiàn)低增長趨勢(shì)(部分區(qū)域負(fù)增長)，新增經(jīng)濟(jì)增長極發(fā)展帶動(dòng)能力有限，除倫敦、法蘭克福等主要城市外，歐洲城市總體人口規(guī)模、產(chǎn)業(yè)類型和就業(yè)情況呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)在歐洲城市中的主要作用是優(yōu)化城市環(huán)境、交通等作用。數(shù)字孿生技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用主要面向交通、環(huán)境等特定專題，通過相應(yīng)專題信息收集、錄入和集成解決具體問題。

歐洲實(shí)踐案例可劃分為大型城市區(qū)域、城市和區(qū)域三個(gè)維度。希臘雅典作為大型城市區(qū)域，重視理解城市關(guān)系和共同創(chuàng)造創(chuàng)新性數(shù)字服務(wù)和提升新經(jīng)濟(jì)商業(yè)價(jià)值，將城市交通通勤、健康環(huán)境、污染減少作為城市規(guī)劃的主旨。捷克皮爾森作為城市，重視交通和噪聲污染間關(guān)聯(lián)，將減少交通對(duì)城市環(huán)境影響作為主要研究對(duì)象。

以交通專題規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，首先在城市范圍內(nèi)劃定交通的來源和目標(biāo)，采用OD模型(Origin-Destination) 建立矩陣，形成矩陣網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)模型。比利時(shí)法蘭德勝地區(qū)作為區(qū)域，在規(guī)劃中重視居民健康領(lǐng)域，以高環(huán)境友好型和高交通可達(dá)性為規(guī)劃目標(biāo)。歐洲在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)踐是基于總體城市發(fā)展?fàn)顟B(tài)穩(wěn)定基礎(chǔ)下的優(yōu)化型設(shè)計(jì)，其僅需特定專題的信息導(dǎo)入和分析使得數(shù)字孿生技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)嵺`成本低且效果顯著。

2.2城市管控平臺(tái)

城市管控平臺(tái)是以大數(shù)據(jù)技術(shù)為源頭，主要起源和應(yīng)用于我國[6]。城市管控平臺(tái)的基礎(chǔ)是城市信息模 型(City Information Model),模型以三維城市數(shù)字空間為建構(gòu)對(duì)象，根據(jù)研究目標(biāo)集成多尺度和多維度的城市信息數(shù)據(jù)，主要技術(shù)載體為建筑信息模型(Building Information Model),物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)和地理信息系統(tǒng)(Geography Information System)。城市信息模型的發(fā)展經(jīng)過了三個(gè)主要發(fā)展階段：

第一階段是建筑的模型化，即將建筑各類屬性信息集成為模型；第二階段是建筑模型場(chǎng)景尺度的擴(kuò)展化，即將建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施等屬性信息集成為模型；第三階段是城市信息模型的建模化，即將城市各類屬性信息集成。

但城市管控 平臺(tái)應(yīng)用還面臨以下四個(gè)難題：

首先，因城市信息涉及類型極其豐富，對(duì)各類城市信息進(jìn)行集成需耗費(fèi)大量人力、成本和時(shí)間，其次，城市信息的存儲(chǔ)和處理需使用大量算力資源，在城市管控平臺(tái)以非盈利為目標(biāo)時(shí)，需投入大量公共資源用于提升城市管控平臺(tái)的作用；再次，城市信息是動(dòng)態(tài)發(fā)展和演變的過程，城市管控平臺(tái)需定期更新相應(yīng)數(shù)據(jù)，將持續(xù)性地耗費(fèi)大量人力、成本和時(shí)間；最后，部分城市信息屬于政府和企業(yè)的保密信息，雖然通過脫敏處理，但其收集和運(yùn)營會(huì)面對(duì)顯著的阻力。

北美加拿大多倫多、法國雷恩、亞洲新加坡等城市均已開展數(shù)字孿生城市的規(guī)劃設(shè)計(jì)探索，如“虛擬新加坡”項(xiàng)目構(gòu)建城市數(shù)字模型。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布 《城市信息模型(CIM)基礎(chǔ)平臺(tái)技術(shù)導(dǎo)則》后，雄安新區(qū)、深圳、杭州、廈門，重慶等城市陸續(xù)探索“數(shù)字孿生”技術(shù)在城市管理領(lǐng)域的應(yīng)用[7]。因城市管控平臺(tái)面對(duì)的難題難以通過人工智能等新技術(shù)迅速解決，其前期投資和后期維護(hù)費(fèi)用難以通過自運(yùn)營的模式處理[8]。在信息要素成為新的生產(chǎn)要素類型后，信息要素交易平臺(tái)的探索在部分領(lǐng)域開始展開，交易平臺(tái)盈利可在一定程度上補(bǔ)充城市管控平臺(tái)所需的維護(hù)費(fèi)用。但若城市管控平臺(tái)未形成持續(xù)的、穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)營體系，其投資和維護(hù)則需政府持續(xù)投入大量公共資源[9]。

2.3智能制造領(lǐng)域

數(shù)宇孿生技術(shù)在城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和管控領(lǐng)域逐步發(fā)揮作用，部分研發(fā)單位也開始意識(shí)到其重要意義。在傳統(tǒng)研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)后普遍需打樣建設(shè)具體的模型用于系統(tǒng)測(cè)試和后續(xù)研發(fā)。這種模式對(duì)航空等大型器件而言，頻繁制造實(shí)體小樣將產(chǎn)生大量的成本。部分研發(fā)單位將數(shù)字孿生技術(shù)引入設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，在設(shè)計(jì)建模后直接使用其數(shù)字映射，進(jìn)行系統(tǒng)仿真環(huán)境模擬和實(shí)體測(cè)試，對(duì)不適合使用需求的器件進(jìn)行初步篩除，對(duì)適合使用需求的器件才進(jìn)行實(shí)體打樣，有效地降低智能制造領(lǐng)域的使用成本。

與傳統(tǒng)“作坊”和強(qiáng)調(diào)手工的個(gè)性化和精細(xì)化制造模式不同，現(xiàn)代制造業(yè)強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化和高效率的制造模式，即設(shè)計(jì)和開發(fā)一個(gè)成熟產(chǎn)品，通過大規(guī)模制造以降低開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、營銷等環(huán)節(jié)的全流程成本[10]。對(duì)于高精度和先進(jìn)性的產(chǎn)品而言，開發(fā)階段占據(jù)大量產(chǎn)品成本，通過數(shù)字孿生技術(shù)的引入則可有效降低開發(fā)階段成本，實(shí)現(xiàn)全過程成本下降。

美國將現(xiàn)實(shí)空間的實(shí)體產(chǎn)品、虛擬空間的模擬產(chǎn)品和兩者間連接建立模型，在美國國家航空航天局和美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室對(duì)未來航天器的設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，充分運(yùn)用數(shù)字孿生概念，減少實(shí)體產(chǎn)品直接模擬產(chǎn)生的大量成本。在此基礎(chǔ)上，美國通用、德國西門子等國際領(lǐng)先的制造業(yè)公司均將自身生產(chǎn)業(yè)務(wù)與數(shù)字孿生技術(shù)相結(jié)合。我國于近年也開展相應(yīng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，智慧工廠研究，為數(shù)字孿生技術(shù)切入智能制造領(lǐng)域提供支撐。

2.4專業(yè)軟件開發(fā)

各行業(yè)在發(fā)展過程中逐步形成適于自身發(fā)展的軟件載體，但這些軟件載體具有以下特性：

1)同專業(yè)的不同軟件具有差異化的特點(diǎn)，用戶在使用部分軟件獲得優(yōu)勢(shì)的同時(shí)也需要承擔(dān)其劣勢(shì)。且同專業(yè)下轄的各企業(yè)由于企業(yè)間競爭等原因，難以共同合理形成專業(yè)內(nèi)部具備顯著競爭優(yōu)勢(shì)的軟件；

2)不同專業(yè)的軟件間技術(shù)平臺(tái)差異使得當(dāng)不同專業(yè)需要數(shù)據(jù)交互時(shí)需重新建模，導(dǎo)致成本大幅度提升。數(shù)字孿生技術(shù)可通過基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)筑，即打造數(shù)字孿生技術(shù)的統(tǒng)一特征點(diǎn)識(shí)別、數(shù)據(jù)錄入、立體建模、高效渲染等基礎(chǔ)層技術(shù)工具，打造統(tǒng)一的數(shù)字孿生基礎(chǔ)層技術(shù)。同時(shí)，同專業(yè)的不同軟件可在統(tǒng)一的數(shù)字孿生基礎(chǔ)層技術(shù)基礎(chǔ)上，形成自身具備個(gè)性化的操作方法和軟件目標(biāo)。同時(shí)通過逐步打破專業(yè)間的軟件差異和同專業(yè)軟件間的差異關(guān)系，使得專業(yè)開放性軟件開發(fā)模式成為可能，逐步實(shí)現(xiàn)不同軟件廠商間的基礎(chǔ)層和接口的統(tǒng)一化，各軟件廠商可以在統(tǒng)一的數(shù)宇孿生基礎(chǔ)層技術(shù)和平臺(tái)基礎(chǔ)上，逐步嵌入和豐富數(shù)字孿生技術(shù)和軟件內(nèi)容。

專業(yè)軟件開發(fā)面臨數(shù)據(jù)高效采集、多屬性多專業(yè)建模、高性能算力提升、復(fù)雜場(chǎng)景應(yīng)用等多方面的挑戰(zhàn)， 但數(shù)宇孿生技術(shù)為專業(yè)軟件開發(fā)提供工作基礎(chǔ)，為專業(yè)軟件融合共通提供支撐條件。目前專業(yè)軟件開發(fā)已在電力、燃?xì)獾裙不A(chǔ)設(shè)施層面開展應(yīng)用，形成智慧電力、智慧燃?xì)獾饶Ｊ剑赐ㄟ^建構(gòu)數(shù)字孿生平臺(tái)，構(gòu)筑各基礎(chǔ)應(yīng)用間的相互關(guān)系，并以數(shù)字孿生模型作為基礎(chǔ)優(yōu)化現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和模擬現(xiàn)實(shí)情況，減少人力和時(shí)間等層面成本需求。目前可預(yù)見的是下一步專業(yè)軟件開發(fā)將逐步拓展至其他公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，從公共基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域再轉(zhuǎn)化為其他應(yīng)用領(lǐng)域。因同類型軟件在地域上具有可復(fù)制性、在業(yè)務(wù)上具有可拓展性，專業(yè)軟件開發(fā)具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

3.數(shù)字孿生技術(shù)的未來展望

3.1引入人工智能技術(shù)以降低信息動(dòng)態(tài)更新成本

海量信息數(shù)據(jù)的獲取和錄入是制約數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用的難題。通過引入人工智能技術(shù)，以終端傳感器的信息采集為基礎(chǔ)，可有效降低信息獲取成本。對(duì)于部分時(shí)效性要求較高的數(shù)據(jù)，通過人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)需求的動(dòng)態(tài)更新，將大幅度降低信息動(dòng)態(tài)獲取和更新成本，為技術(shù)的積累和應(yīng)用提供空間。通過系統(tǒng)學(xué)習(xí)事物運(yùn)行規(guī)律，研判未來發(fā)展方向，構(gòu)建集中管理平臺(tái)、促進(jìn)資源有效配置等思路，重塑數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)筑數(shù)據(jù)內(nèi)部關(guān)聯(lián)，降低信息動(dòng)態(tài)更新成本，通過算法提高處理效率。

3.2引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以提升可視交互操作效率

數(shù)字孿生技術(shù)的主要作用在于提供決策參考，即通過集中分析等模式以降低應(yīng)用成本。通過引入沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，有助于提升人機(jī)交互操作效率，即通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)人回應(yīng)，提高應(yīng)用層面的可操作性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心在于對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的虛擬模型建構(gòu)和虛擬效應(yīng)反饋，也是數(shù)字孿生技術(shù)的核心。在引入現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上，拓展現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要應(yīng)用于游戲，旅游等娛樂領(lǐng)域，將有助于大幅度拓寬虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的邊界，催發(fā)數(shù)宇孿生技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的局部結(jié)合，達(dá)到總體使用成本的降低，提升實(shí)時(shí)交互能力。

3.3引入數(shù)據(jù)映射關(guān)系以拓展實(shí)際應(yīng)用需求場(chǎng)景

數(shù)字孿生技術(shù)多針對(duì)單一研究目標(biāo)，單一研究目標(biāo)的場(chǎng)景建構(gòu)和分析決策的經(jīng)濟(jì)性較低。在構(gòu)筑數(shù)字孿生技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，在單個(gè)研究目標(biāo)需求的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)平臺(tái)進(jìn)行局部模型和數(shù)據(jù)的截取，將有助于大幅度降低數(shù)宇孿生技術(shù)的成本。在基礎(chǔ)平臺(tái)構(gòu)筑的基礎(chǔ)下，通過建立個(gè)體屬性間的數(shù)據(jù)映射關(guān)系，則有助于拓展實(shí)際應(yīng)用需求場(chǎng)景，通過前期大規(guī)模投入和后期逐步盈利，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展和迭代。

3.4引入虛擬場(chǎng)景模式以降低現(xiàn)實(shí)需求實(shí)現(xiàn)難度

建模、仿真和集成是數(shù)字孿生技術(shù)的重要核心。通過引入虛擬場(chǎng)景模式，在虛擬空間構(gòu)筑基礎(chǔ)設(shè)施、交流場(chǎng)所和空間，以規(guī)避現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建設(shè)相應(yīng)場(chǎng)所產(chǎn)生的大量成本。通過虛擬場(chǎng)景構(gòu)筑，以較低的成本滿足市民各類生產(chǎn)生活或娛樂消費(fèi)需求，降低現(xiàn)實(shí)需求實(shí)現(xiàn)難度，具備顯著的商業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)筑逐步成熟的背景下，萬物互聯(lián)的發(fā)展愿景使得虛擬場(chǎng)景模式將獲得更大的發(fā)展空間和更便捷的接入模式。通過在虛擬世界構(gòu)筑場(chǎng)所和空間，將有效提高個(gè)人娛樂休憩的可達(dá)性。

3.5引入新型應(yīng)用場(chǎng)景以拓展數(shù)字孿生影響范圍

目前，國際層面數(shù)宇孿生技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐主要是以政府作為主導(dǎo)。目前各國都在致力于提升數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化，數(shù)宇孿生技術(shù)可充分運(yùn)用于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化領(lǐng)域。與數(shù)字經(jīng)濟(jì)需要不斷技術(shù)迭代升級(jí)不同，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具備成熟的產(chǎn)業(yè)模式、產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)流程，是數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展的潛在方向和新型應(yīng)用場(chǎng)景。通過引入傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)作為新型應(yīng)用場(chǎng)景，有助于拓展數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)際影響范圍，形成技術(shù)層面的規(guī)模效應(yīng)，提高使用范圍的同時(shí)降低研發(fā)成本。

4.總結(jié)與啟示

數(shù)字孿生技術(shù)是對(duì)原有建模設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)化和提升，通過建立虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境間的映射關(guān)系，對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行模擬分析，大幅度降低現(xiàn)實(shí)環(huán)境操作的難度和制約。數(shù)字孿生技術(shù)包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種模式。靜態(tài)模式主要應(yīng)用于記錄還原等場(chǎng)景，動(dòng)態(tài)模式主要應(yīng)用于輔助決策等場(chǎng)景，差異化的模式對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資源投入有較大的需求差異。目前各地方政府和相關(guān)企業(yè)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行探索，但因成本原因，仍未得到大規(guī)模采用。在提升基礎(chǔ)算力效率、降低數(shù)據(jù)使用門檻和開放合作共贏機(jī)會(huì)后，有助于為數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用提供盈利來源并降低成本，有助于擴(kuò)大數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景。

數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展瓶頸主要包括資源和技術(shù)兩個(gè)層面，其中，資源層面指數(shù)字孿牛技術(shù)需大量前期投資。資源等投入以研發(fā)技術(shù)模型和算力標(biāo)準(zhǔn)，需大量后續(xù)維護(hù)資源等投入以維持模型的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新和動(dòng)態(tài)結(jié)果輸出；技術(shù)層面指數(shù)宇孿生技術(shù)需面向?qū)嶋H應(yīng)用，即數(shù)字孿生技術(shù)的算法和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)際模型效果具有顯著的影響作用，且輔助決策等場(chǎng)景需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整重點(diǎn)，因難以形成統(tǒng)一的輔助決策模式，易形成多樣化和開放性的輔助決策模式，與數(shù)宇孿生的人工智能優(yōu)化目標(biāo)具有一定的沖突。

當(dāng)前數(shù)字孿生技術(shù)主要應(yīng)用于城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和城市管控平臺(tái)領(lǐng)域，并逐步進(jìn)入智能制造等新領(lǐng)域。在未來潛在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域中，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和城市管控平臺(tái)仍將是主要研究內(nèi)容，即通過建構(gòu)一種統(tǒng)一的、可地域拓展的平臺(tái)模式，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)智慧城市建設(shè)，以數(shù)字孿生技術(shù)作為平臺(tái)承載現(xiàn)有重大項(xiàng)目立項(xiàng)、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市專項(xiàng)管理等城市規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行全過程。通過統(tǒng)一的平臺(tái)模式有助于降低單個(gè)城市的實(shí)際應(yīng)用成本。另一個(gè)潛在重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域則是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，因工業(yè)的門類和特點(diǎn)差異較大，前期數(shù)字孿生技術(shù)更適合應(yīng)用在市場(chǎng)規(guī)模大的行業(yè)，在汽車等制造業(yè)具備成熟的部署條件。對(duì)于市場(chǎng)規(guī)模較小的行業(yè)，數(shù)字孿生技術(shù)模型成本過高，難以應(yīng)用。

未來數(shù)字孿生技術(shù)的主要研究方向包括通過引入人工智能技術(shù)以降低信息動(dòng)態(tài)更新成本，引入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以提升可視交互操作效率和引入數(shù)據(jù)映射關(guān)系以拓展實(shí)際應(yīng)用需求場(chǎng)景。通過以上方向的研究，將有助于大幅度擴(kuò)展數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用邊界和提高數(shù)字孿生技術(shù)的處理效率。未來數(shù)字孿生技術(shù)將不僅在傳統(tǒng)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)和城市管控平臺(tái)領(lǐng)域有效提升城市管理效率，為城市決策提供分析基礎(chǔ)，也將在智能制造和專業(yè)軟件開發(fā)等領(lǐng)域中發(fā)揮重大作用，為我國城市和產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐。

來源：中國聯(lián)通研究院