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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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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控制工程网版权所有，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www.cechina.cn，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控制工程网版权所有，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CONTROL ENGINEERING China版权所有，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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