“数字孪生”语境下的城市：虚拟副本到航向之争

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。

特别是海尔·海纳云为主的“生态品牌”进场后，数字孪生相继在桥梁、楼宇、社区等场景中落地，已然从一股思潮演变为智慧城市的新浪潮。

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，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，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 海尔的“拼图模式”

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。

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。

以海尔·海纳云的BIMCloud数字孪生平台为例，针对当前数字孪生应用的场景分散、数据孤立、需求各异等落地过程中的实际痛点，BIMCloud数字孪生平台集成了全域孪生、全域感知、数字模板、实时渲染、快速交付等核心能力，通过自动建模、云渲染、图形化组件、可复用系统模板等技术，实现了多元异构数据的融合、标准化的开发接口、跨终端的实时渲染和统一框架下的快速交付，可以最大限度地满足不同用户的需求。

所以大多数“数字孪生”还停留在概念阶段的时候，海尔·海纳云BIMCloud数字孪生平台已经在底层架构的基础上，衍生出了HIM场景引擎、BIM图形引擎和CIM数据引擎等服务，面向家庭社区、建筑园区、城市镇街等不同层级的场景，提供可视化交互系统与增值运营服务。

在智慧社区方面，海尔·海纳云在业内首创了HIM（Home information modelling）技术，目前已经在青岛的海尚府、波尔多小镇等项目中落地。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，同时还打通了出行、医疗、教育等社区服务，打破了单体智能化的局限性，智慧社区进入协同智慧化时代。

在智慧建筑方面，海尔·海纳云首先对青岛海尔路1号的金控大厦进行了1：1数字化复刻，在自动建模、云渲染、可视化交互设计等技术的帮助下，可以实时控制楼内的照明、安防、电梯、停车等服务，并衍生出了疫情防控、高空抛物监测、消防预警等个性化方案。海尔·海纳云已经计划对外输出楼宇数字孪生的能力，不仅能够生成适用于不同平台系统的渲染内容，还可以通过无代码开发自主定制所需服务。

在智慧城市方面，海尔·海纳云在青岛打造了智慧桥梁管理平台，以物联网、云计算、大数据、BIM／GIS等技术为支撑，建立起了桥梁监测、预警、运维、分析等一体化的管理体系，涵盖桥梁档案、巡检养护管理、结构在线监测、健康状况评估等应用场景，进一步提升了青岛桥梁的管控和养护能力。在海尔·海纳云数字孪生技术的深度赋能下，城市正在像生命体一样进行自我管理、自我修复。

做一个归纳的话，和一些玩家漫无目的打造样本的策略不同，海尔·海纳云在数字孪生领域验证了“拼图模式”的可行性：数字孪生平台就像是一座城市的底层操作系统，从一栋楼、一个小区、一个社区的数字化，到区县级、地市级乃至省市级的综合治理，数字孪生城市正在有序生长。

海尔·海纳云的示范案例也为我们勾勒了数字孪生的理想画面，尽管数字孪生还不是革命性的技术，但已经破解了智慧城市早期出现的种种乱象，城市规划和城市治理逐渐有迹可循，普罗大众对城市的进化有了新的感知。