編者按：數字孿生是數字化浪潮的必然結果。未來，物理世界和數字世界將平行共存，萬物在實體之外都有數字孿生體如影隨形。從工業領域到城市領域，數字孿生成為創新發展的基礎設施和關鍵引擎。城市的數字孿生體——數字孿生城市既是數字城市的發展目標，又是智慧城市的建設起點，推動城市在數字化基礎上真正開啟智慧時代。為了系統詮釋數字孿生城市理念，同時與業界共同探討，本報將在每周五刊載中國信息通信研究院智慧城市團隊的系列文章，以饗讀者。

數字孿生是數字化發展的必經之路

數字孿生，是通過對物理世界的人、物、事件等要素數字化，在網絡空間再造一個與之對應的“虛擬世界”，形成物理維度上的實體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實交融的格局，通過數字化方式為物理對象創建虛擬模型，來模擬其在現實環境中的行為。數字孿生之所以受關注，源于控制、感知、網絡、大數據、人工智能等信息技術加速突破，尤其是隨著物聯網技術的發展，物理世界的參數通過傳感器反饋到數字世界，完成仿真驗證和動態調整已經成為可能。

數字孿生最先應用于工業領域，尤其是大型裝備制造業，通過搭建整合制造流程的數字孿生生產系統，實現從產品設計、生產計劃到制造執行的全過程數字化，將創新、效率和有效性提升至一個新的高度，與虛擬制造相比，有過之而無不及。據知名分析機構預測，2017年世界上40%的大型生產商都會運用虛擬仿真技術來為其生產過程建模。

隨著信息技術發展和萬物互聯時代的到來，出現了一個明顯的趨勢：物理世界和與之對應的數字世界將形成兩大體系，平行發展、相互作用。未來，數以百億計的事物將以數字孿生形態呈現，即每個事物將分為兩部分，一部分是實體，存在于物理世界，另一部分是實體的數字孿生體，存在于數字世界。孿生體是實體的虛擬映像，表征實體并映射實體的“一舉一動”。物理世界的任何事物都能在數字世界做到信息可查、軌跡可循。本質上，數字世界為了服務物理世界而存在，物理世界因為數字世界而變得更加美好，這對孿生體是數字化浪潮的必然結果，是數字化的理想狀態，是數字化的必經之路。

數字孿生城市既是數字城市的目標也是智慧城市的起點

如果物理世界是一個工廠，則對應的數字世界是數字孿生工廠；如果物理世界是一個城市，那么對應的數字世界即數字孿生城市。從工業引伸到城市是自然而然的結果，因為在數字化領域，城市是更大的舞臺，城市是由人、物、事件組成的復雜系統，比工廠更加豐富多彩。城市發展至今，面臨嚴重的問題，傳統的發展模式已經失效，以信息化為引擎的數字城市、智慧城市成為城市發展的新理念和新模式。雖然數字城市的提出由來已久，但之前的概念并沒有上升到數字孿生的高度，這與技術發展的階段有關。如今，數字孿生城市的內涵，真正體現了數字城市想要達到的愿景和目標。

智慧城市是數字城市發展的高級階段。數字孿生城市作為數字城市的目標，卻是智慧城市建設的新起點，賦予城市實現智慧化的重要設施和基礎能力；它是在技術驅動下城市信息化從量變走向質變的里程碑，由點到線、由線到面，基于數字化標識、自動化感知、網絡化連接、智能化控制、平臺化服務等強大技術能力，使數字城市模型能夠完整浮出水面，作為一個孿生體與物理城市平行運轉，虛實融合，蘊含無限創新空間。

數字孿生城市的構建，將引發城市智能化管理和服務的顛覆性創新。試想，與物理城市對應著一個數字孿生城市，物理城市所有的人、物、事件、建筑、道路、設施等，都在數字世界有虛擬映像，信息可見，軌跡可循，狀態可查；虛實同步運轉，情景交融；過去可追溯，未來可預期；當下知冷暖，見微知著，睹始知終；全市一盤棋盡在掌握，一切可管可控；管理扁平化，服務一站式，信息多跑路，群眾少跑腿；虛擬服務現實，模擬仿真決策；精細化管理豈非容易，人性化服務豈非不難，城市智慧再不是空談。

產業界對數字孿生城市認識有限

數字孿生城市與物理城市相對應，要建成智慧城市，首先要把相關城市的數字孿生體構建出來，因為城市級的整體數字化是城市級智慧化的前提條件。以前沒有提“數字孿生”這個概念，是因為認識程度和技術條件都不成熟，如今信息通信技術高速發展，已經基本具備了構建數字孿生城市的能力。全域立體感知、數字化標識、萬物可信互連、泛在普惠計算、智能定義一切、數據驅動決策等，構成了數字孿生城市強大的技術模型；大數據、區塊鏈、人工智能、智能硬件、AR（增強現實）、VR（虛擬現實）等新技術與新應用，技術模型不斷完善，功能不斷拓展增強，使模擬、仿真、分析城市中發生的問題成為可能。雖然技術條件基本成熟，但實現方案相當復雜，這不僅是新技術融合創新的試驗場，也是人類智慧達到新高度的新挑戰。

目前，智慧城市建設雖然在全國各地積極推進，但提出以數字孿生城市為基礎來構建的城市鳳毛麟角，個別地方注重城市級物聯網基礎設施建設，只能說觸及了數字孿生城市的皮毛。針對數字孿生城市，產業界尚沒有深刻的認識，更缺乏對方案的研究。希望本文能拋磚引玉，引起業界對于數字孿生城市的思考和重視，共同推動智慧城市建設進入新階段。