數字孿生技術火了！智慧城市、智慧交通……騰訊用它做了這些事情

2022年北京冬季奧運會開幕式驚艷世界，黑科技加持實現了“人少而不空，空靈而浪漫”的現場效果。驚艷之間，人工智能、云計算、5G、數字孿生（Digital Twin）等科技成果巧妙運用，充斥虛擬元素的盛會悄然展現了一個“冬奧元宇宙”。

數字孿生技術實現了將虛擬與現實完美融合，從場館設計、訓練設施、賽事保障等各方面展示了對現實世界的巨大助力和魅力，解決了新冠疫情背景下許多迫在眉睫的難題，效率也為之提升。

其實，數字孿生技術的應用遠不止這些，涵蓋智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智能制造、智慧健康幾大領域，充當著現實世界與數字虛擬世界溝通的橋梁。

數字孿生成為智慧城市應用重要技術支撐

2009年，IBM提出“智慧星球”的概念，并在隨后參與建設了美國第一個智慧城市，涵蓋公共資源和服務數字化，利用網絡收集分析數據，了解資源使用情況，實現節能減排。

近年來，各國開始認識到利用實時數字數據來監管現有公共服務的績效，改善城市規劃和優化決策者制定決策的價值。

通過構建真實世界的數字副本，模擬城市活動中可能出現的潛在問題，從而及時調整策略，避免不必要的城市風險。

數字孿生城市則是數字孿生技術在城市層面的廣泛應用。數字孿生城市可以理解為實體城市在虛擬空間的映射狀態，能夠支撐城市規劃、建設、管理，確保城市安全、有序運行，其典型應用場景包括城市規劃、城市建設、城市管理等。

從城市規劃的角度來看，目前城市的現狀研究包含地上地下、室內室外、自然地形等，而傳統的測繪或研究結果數據通常分散于各個部門，難以對全要素進行實時展示與更新。

數字孿生通過對各類數據展開分類與整合，對城市進行虛擬規劃和場景仿真模擬，實時動態性監管城市開發和城市生長更新的整體規劃實施情況，以實現城市空間現狀的可視化。

城市規劃部門可以基于數字孿生采集、分析的城市數據，科學提出市域城鄉統籌發展戰略，保證規劃建筑、綠地、公路、橋梁、公共設施等每一寸土地時實現綜合效益的最優化。

在城市建設領域，“人員、安全、進度、協同、環境”等作為重要因素，很大程度上影響著城市建設實施方案、路線、周期等的最終決定。

數字孿生具有全生命周期、實時、雙向的特點，能夠幫助解決城市建設過程中存在的復雜性與不確定性問題。例如在對建設工地監管時，數字孿生數據面板能夠實時監測環境數據、項目工程信息、節點計劃、現場管理人員名單等，做到項目管理、人員管理、安全管理一張圖，對重大事件進行實時更新并及時觸達到相關部門或管理人員，保證施工人員安全實現人員高效管理調度，維護施工環境的綠色安全。

從城市管理的角度來看，建筑物或整個城市的數字孿生可有效地協助城市規劃以及實物資產的運營和維護。同時，數字孿生可用作有效的參與工具，促進社會各階層之間的討論等。它不僅能優化政策制定和服務水平，還能為公共機構展示更具響應性和彈性治理的機會，提升對社區和公眾的影響力和價值。未來，隨著越來越多傳感器的加入，基于數字孿生的城市管控平臺能夠真正支持智慧城市的實施。

騰訊打造的深圳南山區數字孿生環境

以騰訊城市數字孿生技術創造的深圳市南山區為例，我們可以清晰地看到區域內的建筑物、街道、公園等所有元素，以及實時的路面交通狀況、建筑物內的狀況。操作人員可以站在上帝視角，自由地切換觀看角度、區域，進行放大、縮小、拉近等查看。

從具體作用來看，城市數字孿生通過對城市虛擬規劃和場景仿真模擬，可以讓決策者更直觀地看到整個城市的面貌，保證規劃建筑、綠地、公路、橋梁、公共設施等每一寸土地的綜合效益最優化。

在城市建設過程中，城市數字孿生將“人員、安全、進度、協同、環境”等因素當做重點對象，將其數字化，構建數字孿生信息化應用系統，應對工程的復雜性和不確定性。

如此一來，項目施工信息、工程進度、重大事件都能夠在系統中得到實時更新，系統還能連接建設方、施工方等多方人員，將工程建設情況進行實時觸達。

數字孿生仿真技術助力智慧交通

從馬車到蒸汽機車，從汽車到飛機，都是為了使出行更高效便捷。互聯網、移動通信等技術進步不僅使人們溝通更方便快捷，也提升了出行效率。伴隨智能交通和智能網聯汽車上升到國家戰略高度，作為經濟發展和民生服務的重要基礎，交通發展已成為新基建的主力軍。當下人們的憧憬之一就是用自動駕駛解放駕駛者，要實現這一美好愿景，沒有先進技術的加持萬萬不能。

自動駕駛之所以落地難，一個很重要的原因就是對安全的考量。從外媒報道的新聞來看，每年都會發生多起因自動駕駛失控而導致的悲劇。為了解決這個問題，自動駕駛技術必須要進行大量反復的路測。

路測要采集大量天氣、路況、城市數據，還要進行標注，成本非常高。這方面全球每年投入超過10億美元。在自動駕駛軟件OTA方面，想達到量產應用條件，每一版算法至少要經過110億英里測試，任何一家公司都難以承受。

模擬仿真技術是汽車智能化技術研發的重要支撐，在汽車研發、車輛測評、系統認證、自動駕駛研發驗證等方面具有不可替代的作用。為突破自動駕駛算法驗證在測試里程方面的限制，國內外各大互聯網巨頭紛紛構建自動駕駛仿真測試平臺，探索建設自動駕駛測試評價標準體系。

以騰訊自動駕駛數字孿生仿真測試平臺TAD Sim為例，該平臺能夠利用整合AI、大數據、云計算、深度學習、多源信息融合感知與定位、高精度地圖生產與運用等技術，為自動駕駛等方面的研發和測試提供支持。

目前TAD Sim 2.0場景庫中有超過1000種場景類型，還可以通過泛化生成萬倍以上規模化豐富場景。近兩年騰訊智慧交通聯合參與的深圳智能網聯交通測試示范區、襄陽達安數字孿生自動駕駛測試評價體系建設項目等都已展開落地建設。

在提高交通資源配置效率和安全運轉方面，數字孿生技術可實現道路基礎設施生命周期的動態監測，通過數字大屏方式展現現階段交通狀況，同時通過數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析、模型科學決策、智能精準執行，實現交通的模擬、監控、診斷、預測和控制，解決交通規劃、設計、建設、管理、服務中的復雜性和不確定性問題，為道路通行診斷和交通管理決策提供精確依據。

電力、環保、醫療都將受益

當前，數字孿生技術也已廣泛用于電力、環保、醫療等各個細分領域，呈現出方興未艾之勢。在推進數字電網發展進程中，作為實現數字電網比特和瓦特深度融合，實現清潔低碳、安全高效電力系統，支撐數字經濟快速發展的重要實現手段，數字孿生正在不斷加持。

例如，智慧變電站數字孿生系統采用先進傳感技術對變電站環境量、物理量、狀態量、電氣量進行全面采集；充分利用現代信息技術實現本質安全、先進實用、面向一線、運檢高效,建設狀態的全面感知、信息互聯共享、人機友好交互、設備診斷高度智能、運檢效率大幅提升的智慧變電站。

在環保行業，采用數字孿生技術的智慧環保可視化決策系統支持整合環保各部門現有信息系統的數據資源，覆蓋環保綜合態勢監測、大氣環境監測、水環境監測、聲環境監測等多項業務。憑借先進的人機交互方式，實現數據融合、數據顯示、數據分析、數據監測等多種功能，可廣泛應用于態勢監測、應急指揮、分析研判、展示匯報等場景。

在危廢處理方面，數字孿生技術的四個應用場景分別是輸入、響應、優化和調控。輸入是指物理世界到虛擬世界的數字映射，通過大數據實現物理環境的實時響應，然后根據算法模型生成優化建議，通過調控來控制實際的物理環境。

數字孿生在醫療健康行業也有一些典型應用。過去，醫療健康行業無論是藥物研發，還是為患者制定治療或手術方案，都需要經過多層驗證和測試，這些測試和驗證過程往往耗時長且成本高昂。利用數字孿生技術就可以依托數字病歷、疾病登記庫、可穿戴傳感器等獲取數據信息，進而構建虛擬患者、虛擬解剖環境及醫院環境，搭建一個基于真實數據的虛擬模型，然后獲取該模型對藥物以及治療方案的反饋。

數字孿生技術還可以讓醫療健康行業的工作變得更加高效，更具科學性、預測性和前瞻性。例如，藥物臨床試驗成本高、耗時長、效率低，還伴隨較高的失敗風險，符合標準并自愿參加實驗的患者少之又少，使藥物臨床試驗工作面臨巨大挑戰。利用數字孿生技術，借助現有試驗數據建立試驗組和對照組的數字孿生體來替代部分人類志愿者，可有效緩解招募志愿者的壓力。

冬奧的到來，讓我們看到數字孿生不再只是一種技術，而是一種發展新模式、一個轉型新路徑、一股推動各行業深刻變革的新動力。

從市場前景看，數字孿生是熱度最高的數字化技術之一，發展空間巨大。而隨著新一代信息技術與實體經濟深度融合的加快和企業數字化轉型需求的提升，以及政策的持續加持，數字孿生將與制造技術、物聯網等先進技術相結合，為工業制造、未來生活帶來無限可能。

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