虚实融合开启的智慧之门：“数字孪生”为世界创造更多可能性

数字孪生理念已经逐渐在城市的各个角落体现并实践，“数字孪生城市”的概念也拓展了人们对未来城市形态的认知。

当虚拟的大门被推开，科技构建起的锚点也为现实带来更多迭代与升级的可能，“数字孪生”概念便是这时代洪流中一枚“耀眼“的产物。

在人工智能、5G、区块链等前沿技术与各产业不断融合深化的背景下，“数字孪生”的概念被越来越多地提及。这个起源于工业领域大型装备虚拟制造的概念，正在建筑、能源、医疗等行业中生根发芽，尤其在智慧城市领域引起了广泛的关注。

数字孪生可以通俗解释为，将物理世界的人、物、事件等所有要素数字化，在网络空间再造一个与之对应的“虚拟世界”，形成物理维度上的实体世界与信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的新形态。为物理实体创建虚拟对象，模拟其在现实环境中的行为。也就是说，数字孪生打通了物理世界与数字世界的双向通道，实现了物理信息系统中的虚实融合，在智能制造、智能建造、智慧医疗、智慧城市等垂直行业广泛拓展，产生了智能设计、数字展示、智能运维、虚拟仿真、异常诊断、风险预测、决策辅助、系统优化等诸多应用价值，已成为助力企业数字化转型、提高生产效率、促进数字经济发展的重要抓手。

如今，数字孪生理念已经逐渐在城市的各个角落体现并实践，“数字孪生城市”的概念也拓展了人们对未来城市形态的认知。然而，数字孪生又将如何与各行各尽实现融合发展？又将怎样在技术的共性与个性间找到平衡点，持续满足各方需求？这些都是数字孪生概念“先行者”们所要思考的命题。今天，请跟随《中国科技信息》一起探索这些问题的答案。

数字孪生城市是数字孪生概念发展“主要阵地”

在业内人士眼中，“数字孪生”技术作为虚实融合重要的复合技术，数字孪生在各行业的需求日益高涨，日渐成为推动数字经济发展的重要动力。

具体来看，数字孪生概念已被广泛应用于智慧城市、智能制造、智慧医疗等诸多领域。其中，数字孪生城市是数字孪生技术在城市规模上的应用，集成了新型测绘技术、地理信息技术、物联感知技术、数据智能技术、3D建模技术、可视化交互技术等综合技术支撑体系。通过在数字空间构建物理城市的数字孪生城市，对物理城市进行全要素数字化、全状态实时化、全场景可视化，最终实现运营管理协同化和决策干预智能化。

例如，数字孪生城市可以利用雷达、视频、门架、卡口等数据，采用“AI视觉分析”、“轨迹融合”和“车牌匹配”等方法，融合道路通行管理、道路维护、地理空间、物联网感知、人工智能等数据信息，构建高速交通管理三维立体可视化应用，实现高速公路数字化、网络化、智能化管理，提升高速公路管理单位道路通行监测、交通态势预判、事件应急处置管理效率。

伴随着我国智慧城市市场规模日益扩大，将带动数字孪生的进一步发展。数据显示，预计2022年中国新型智慧城市市场规模将突破1.1万亿元，2020-2022年复合年增长率为12.3%。

数字孪生应用场景广度和深度将进一步拓展

目前看来，数字孪生作为较新的数字化技术概念，发展空间巨大。在良好的发展趋势下，工信部、教育部等5部门联合印发《虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022—2026年)》，提出到2026年，虚拟现实在经济社会重要行业领域实现规模化应用，形成若干具有较强国际竞争力的骨干企业和产业集群。同时，“探索建设数字孪生城市”已经纳入“十四五”规划和2035年远景目标纲要。

作为数字经济及产业元宇宙发展的重要抓手，近年来我国数字孪生行业开始受到广泛关注，但整体尚处于起步阶段，发展时间较短。未来，随着政策环境优化、技术演进以及行业标准和体系逐步成熟，数字孪生应用场景广度和深度将进一步拓展，推动行业市场规模迅速增长。同时，产业内优势企业会通过合并扩张、上下游合作等战略，加速构建技术、应用场景等方面竞争优势，市场集中度有望不断提升。

有数据预测，伴随政策环境优化、技术演进及各行业数字化转型旺盛需求，数字孪生行业有望持续向好发展。到2024年，中国约40%的城市将通过人工智能及数字孪生技术实现现实世界与虚拟世界的融合，提高城市运行效率。

数字孪生将为工业制造带来无限可能

回归实际应用领域，现阶段，除了航空航天领域，数字孪生还被应用于电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业。

以制造业的应用为例，数字孪生工厂组成要素包括物理实体工厂、数字虚拟工厂， 以及在二者之间双向传递的生产过程数据及指挥控制数据，如生产设备数据、测量仪器数据、生产人员数据、生产物流数据、指挥控制数据等，这些过程数据实现了物理工厂和数字工厂之间的关联映射和匹配，指挥控制数据实现了智能决策的系统反馈，从而形成具有自成长的生态体系。

三一重工北京桩机工厂就是一个典型案例，通过“智能大脑”—FCC（工厂控制中心）在3600多个数据采集点收集的工业大数据，为每一道工序，每一个机型、甚至每一把刀具等匹配最优参数，从而实现从订单到交付的全流程数据驱动；机器视觉系统，机器人在大型装备自适应焊接、高精度装配等领域的深入应用；智慧物流实现27米超长超重物料的同步搬运和自动上下料；在工厂内，物料分拣、销轴装配等传统劳累活、危险活不再需要人力操作，全部由机器人高效完成……

可以说，在不断成功的尝试后，数字孪生的发展正逐渐使其成为实现工业智能化的“关键基础设施”。在可以预见的将来，随着新一代信息技术与实体经济深度融合进程的加快，企业数字化转型需求的提升，政策的持续支持，数字孪生将为工业制造、未来生活带来无限的可能。

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