數字孿生城市是什么？是在數字空間，再造一個與現實物理城市匹配對應的數字城市。國際數據公司(IDC)發布顯示，2023年全球智慧城市技術相關投資將達到1894.6億美元；其中，中國智慧城市市場規模將達到389.2億美元。

    作為一個行業里耕耘了將近20年的老兵，泰瑞數創參與、見證了繁榮之下，數字孿生城市這幾年的變化與成長，特別是在數字孿生發展路線上數次關鍵選擇，更是展現了來自產業一線、最為新鮮的深度思考。

    2019年數字孿生被Gartner列為“2019年十大戰略性技術趨勢”，并預測數字孿生將在未來5年產生史無前例的創新。

    這一年，又在政策利好的加持下，阿里、百度、騰訊、京東等互聯網巨頭、通信巨頭，以及數字孿生創業新勢力入場落地案例，并與第三方權威機構聯合發布白皮書。

    隨著數字孿生概念愈熱以及外在市場條件的變化，國內做數字孿生城市的群體逐漸分道揚鑣，走向各自認定的正確道路。這有點像舊時故事的前奏，但終究有所不同。

    不久前，泰瑞數創CEO劉俊偉接受采訪。他沿著時間線，借著泰瑞數字孿生底座從1.0到3.0的迭代，詳述了泰瑞數創這三年的關鍵選擇及其背后的思考邏輯。就數字孿生城市這個賽道來說，一線探索者的經驗與思考極具代表性，可以一探數字孿生的“水溫”幾何。

    據了解，今年6月泰瑞數創推出數字孿生底座SmartTwins第三代產品。自2018年第一代底座產品發布以來，泰瑞數創以每年一個版本的速度穩步迭代。每一最新版本的推出都代表著泰瑞數創對數字孿生落地應用更深層次的思考和總結。

    劉俊偉說，泰瑞數創是數字孿生求真道路上的硬科技公司。

（泰瑞數創創始人 &CEO 劉俊偉）

    01

    從仿真到機理，從1.0到3.0

    2019年數字孿生開創新紀元。除了被Gartner提名2019年十大戰略性技術趨勢，在國內數字孿生也面臨著政策利好。同年7月，中共中央政治局召開會議提出“加快推進信息網絡等新型基礎設施建設”。

    也是在2019年，“數字孿生城市”的概念被寫入京津冀發展一體化的規劃中，明確把數字孿生城市的構建作為一項重要建設內容。隨后，在天津濱海等地區，泰瑞數創與合作伙伴一同將這個概念轉化成具體的應用場景，并試點運行。

（天津濱海數字孿生底座1.0成果）

    借著天津濱海的項目，泰瑞數創將“數字孿生城市”的建設理念具化為“數字孿生底座1.0”的解決方案，提出并落地了2個重要的建設要點：中臺賦能架構和精細化的數字孿生體建模。

    據劉俊偉回憶，當時業內對數字孿生并無定論。大家都在討論“數字孿生”的形式、定義以及核心架構等。特別是“新基建”提出之后，都在思考“新基建”到底建什么？在城市應用中在什么地方、以什么形式融合。當年的討論，沒有太多涉及具體場景的賦能價值。這或為2020年技術路徑的分野，埋下了伏筆。

    在此起跑線上，泰瑞數創是業內首家提出數字孿生數據中臺、技術中臺和業務中臺概念的公司。劉俊偉說，當年同行多在可視化效果上著重發力，但這也衍生出一個問題：可視化表皮下新的數據斷層。

    原來的開發模式中在地圖上呈現底層業務數據用的是GIS引擎，從空間數據庫中提取圖層到GIS引擎中渲染，數據是一體的。但是當前流行的可視化廠商的方案中展示的模型數據卻因為技術原因接不上底層業務數據，這相當于人為地通過可視化系統制造出了一條新的數據鴻溝。

    這時候，有的人選擇閉著眼先把錢賺了，期待以后想出解決辦法。也有的人開始坐下來思考，為什么數字孿生做成了可視化大屏？

    泰瑞數創是坐下來思考的那批人。

（2020年數字孿生底座2.0產品發布會現場）

    從2015年開始，泰瑞數創就開始研發語義相關技術，2018年1月劉俊偉在接受泰伯網采訪時正式介紹了語義化數據模型產品。在空間幾何模型上增加語義化計算，這就讓懸空的模擬仿真接上了物理世界的地氣。

    比如高層建筑的玻璃外墻在“幾何模型”中只是一個定義，讓它看上去像玻璃。實際上，它只有可視化屬性，沒有物理屬性。物理屬性是什么？這面玻璃外墻應具備的材質特性、應力反應：多大的風吹上去，它有破碎掉落的可能。

    語義化處理后的要素可以標注物理屬性，并根據對象的全生命周期變化持續更新。這些技術和產品的研發為后續打造數字孿生底座打下了堅實的基礎。

    而在2020年發布的2.0的數字孿生底座中，又衍生出“多模態”的概念，這是語義化的更進一步的升級。這次升級得益于泰瑞數創的另一個數據采集方案高光譜技術的成熟，旗下上海航遙研發的高光譜相機問世。

    通過高光譜相機可以精細捕獲和分析一片空間區域內逐點上的光譜，由于可以檢測到單個對象的獨特光譜“特征”因此可以捕捉到靠視覺無法區分的物質，能夠把眼睛看不到的信息呈現出來。“我們提出多模態的概念，除了光譜信息之外還有電磁場、重力場、溫濕度等多源信息。在數據層面先做到融合，再去考慮可視化。將可視化訴求的優先級下調。”

    加入多模態的模型，能夠在數字空間完整地還原物理世界的鏡像。但距離解決數字孿生的“數字鴻溝”仍有最后一公里的距離。加入機理模型的數字孿生底座3.0意味著泰瑞數創有了一個解決上述問題的創新突破。

    機理模型是什么？

    這個概念最早出現在工業領域。學術上這樣解釋它：根據對象、生產過程的內部機制或者物質流的傳遞機理建立起來的精確數學模型。舉個工業中的例子，汽車生產制作中的一道工序是為車門噴涂上漆。把車門放到噴漆池里，車門與漆接觸會產生一系列的物化反應。根據反應的結果不同，下一步加工環節會進行相應的調整。一個總裝車間里，根據不同的工況、不同的工藝要求，一套工序會由很多機理模型組成。

    劉俊偉說，將之應用到城市管理中我們算是先行者。“之前很少有人提到要在城市管理、安全應急里面用大量機理模型，業內人士幾乎沒有這個概念。”

    不過只有將機理模型引入數字孿生城市中，才能夠在真正意義上將物理世界與數字孿生世界相連，并產生不可估量的應用價值。“只有在運行的機理層面有完整的描述和定義，才能把數字孿生體的模型嵌入到城市管理的流程中，通過最小的管理單元，走一網通辦、一網統管的流程。若無機理模型，應用則只能停留在一些可視化的數據圖表統計上，做不了更高級別的數字孿生應用。”

    泰瑞數創靠什么建立起機理模型？

    時空語義知識圖譜。

    泰瑞數創把機理模型的要素，通過知識圖譜，和物理空間關聯在一起。這樣的話，可以通過知識圖譜庫做查詢、檢索乃至預測。和1.0相比這是一個巨大的變化。之前的數字孿生服務的是人，而3.0服務的對象是城市大腦、是機器智能。泰瑞數創做的數字孿生城市是要為機器智能營造一個決策環境，這是一個重大的本質性變化。

    不過，機理模型后續發揮作用需要靠不斷的知識積累和持續的外部輸入。框架有了之后，需要城市運營者將城市管理的指標、體征、執法依據，或者工作流程等輸入到框架中。這樣可以形成一套自運轉的體系。“在數字孿生城市里，相當于構建了一個大腦和神經中樞不停地學習輸入的數據和內容，并逐漸積淀，形成自身的知識基礎。”

    泰瑞數創數字孿生底座從1.0到3.0的核心驅動力是什么？劉俊偉說，驅動力是對數字孿生這件事情的本質追求。泰瑞數創團隊不想做一個過渡性的產品或者做一個臨時性的解決方案。

    “我們希望能夠做出一款具有一定歷史影響力的產品。”

    02

    數字孿生的“國產化創新”

    2020年的“分道揚鑣”，或是一場命中注定。

    國內做數字孿生城市的，分為兩種不同基因的人。一種人出身GIS行業、遙感測繪或者工業仿真；另一種人原本從事游戲、房地產、傳媒或大數據可視化工作。

    泰瑞數創屬于前者。

    測繪出身的人，想的更多的是空間幾何理念。做媒體可視化的人，會更多考慮如何渲染，做出酷炫特效。雖然很多泰瑞數創管理層是測繪、地理信息領域專家，但員工整體架構卻更為多元，來自自動化專業和計算機專業的骨干能夠提供多源的知識。核心管理者在德國留過學，并在數字孿生的頭部企業西門子有多年的工作經驗，能夠接觸到數字孿生的成功案例。

    數字孿生底座從1.0到3.0、從幾何到機理，這條路徑不是泰瑞數創團隊拍腦袋想出來的。他們參考了其他行業數字孿生的歷史發展經驗，在每一個變革期做出選擇的方法和技術細節。泰瑞數創認為，要為客戶提供真正有價值的數字孿生城市產品和服務，就要用長期思維和價值理念來衡量數字孿生城市。

    劉俊偉將之概括為數字孿生的國產化創新。

    “我們無需花精力思考數字孿生的本源或核心是什么，因為西門子等先行者已經思考過了。泰瑞數創做的是根據國內城市情況，改造出來一個適合中國國情的版本。”這說起來簡單，做起來難。城市治理數據應用環境法規和工業有很大差別。這種差別讓泰瑞數創將數字孿生城市從整體技術架構到商業模式，進行重新拆解、驗證。

    劉俊偉提到把領導的建設思路從可視化管控轉移到機器理解知識自主優化的角度，需要一些時間。

    “這個路徑在工業領域已經走完了一遍。我們要驗證的是，同樣一個路徑在城市、在中國能不能重新再走一遍。”

    03

    蹺蹺板的兩端：

    遙遠的元宇宙與即將到來的振蕩期

    最近，元宇宙的概念火了起來。

    這個概念最早出于科幻小說《雪崩》。尼爾斯·蒂芬森1992年創作完成這部作品。該作品第一次提出并描繪了元宇宙，在社交網絡到來前就預言了未來虛擬時空中的人類社交與其他活動。《雪崩》啟發了一代互聯網人，扎克伯格將《雪崩》列為Facebook內部讀物。甚至他發帖展望虛擬世界的未來時也引用了小說中的相關表述。

    “元宇宙”讓追數字孿生熱點的人有些尷尬。

    原來有些追數字孿生熱點的人，他們可能后悔追早了熱點，如果晚一年追Metaverse元宇宙概念，公司估值可能還更高一點。現在追逐元宇宙概念的創業者也大多數來自互聯網、游戲或者區塊鏈這些風口行業。其實這也體現出了傳統制造業強國德國和以虛擬經濟為支柱的美國之間的差異。

    無論元宇宙還是數字孿生，形式上看上去類似，但本質上確是完全不同的概念。兩者都需要創建數字世界中的虛擬對象，但數字孿生要求必須和物理世界對象的強綁定，實現虛實互動的閉環，而元宇宙定位于在虛擬的數字化形態下的永生，最好是脫離物理世界自由發展，形成一種弱綁定甚至無關聯的形態。

    相比元宇宙強調的永續運行的經濟系統，數字孿生更聚焦在場景化的應用上。從落地效率和回報周期來看，數字孿生比元宇宙更加容易得到市場化的驗證。

    與其為了追逐熱點而朝三暮四，不妨放下遙遠的元宇宙，多關注一下即將到來的數字化產業的振蕩期。

    目前，智慧城市建設經費受疫情和土地財政收入收縮，影響較大。從長期來看，智慧城市的投入，會進入到一個更理智、更平穩的發展周期。城市管理者將更加謹慎，他們希望把投進去的每一筆錢都能花到位。最近河南洪澇災害和各地頻繁發生的安全生產事故也給智慧城市建設拉響了警鐘，市場留給無效果投入的空間不多了。只有真實能提供價值的企業才能夠拿到市場份額。

    今年，一些以可視化為核心能力的公司雖然陸續還有業務，但是在驗收和回款上已經出現問題。“以前，有些同行投入很多資源，企業盲目擴招，甚至用低于成本的價格簽約很多項目。這是虛假繁榮，是面子工程，不能創造真實價值，最后現金流也會出現問題。”

    劉俊偉預測，數字孿生城市或將面臨大洗牌。

    他相信市場的新變化將有利于泰瑞數創。“不管數字孿生怎么做，都要提高效率，降低成本”。而泰瑞數創定位于用數字孿生技術從城市、工業再到生活三個階段循序漸進的發展，讓人們能夠更好地控制和預測物理世界，提高物理世界效率與安全性。

    “數字孿生的目的不是脫實向虛，我們希望通過核心技術優化重塑一個更美好的物理世界。”