数字双胞胎，或称为数字孪生（Digital
twins，DT）是具有数据功能的城市模型，城市领导者可使用这些模型来模拟现实世界中从道路交通到自然灾害的各种城市压力源。
据联合国预测（https://www.un.org/development/desa/en/news/population/2018-world-urbanization-prospects.html），到2050年，世界三分之二的人口将生活在城市地区，这将导致全球将出现43个特大城市（城市地区的居民超过1000万）。人类活动的这种集中呈现出严重影响运输、公用事业和通信系统的潜力。加上与气候变化和全球大流行相关的迫在眉睫的挑战，城市居民将面临巨大规模的不确定性。
在城市人口激增的同时，传感器和数据收集设备也在激增。到2025年，物联网（IoT）预计（https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prAP46737220）将扩展到将近420亿个互联设备，生成79兆字节以上的数据。 （1 ZB为1万亿GB。）
如果进行周密的应用，这些大量的信息可以用来更好地理解、规划和确定城市应对机制的优先级。通过更清晰地可视化数据并将其与实际挑战相匹配，我们可以塑造未来。
欢迎来到数字孪生（DT）时代！
DT是城市中心及其复杂系统的数字图片或3D可视化。该工具使城市领导者可以模拟支持短期和长期计划与响应的方案。通过整合有关现实世界对象（如建筑物、树木、人行道）和基础设施要素（如水管、下水道系统、连接管道）的数据，以及相关静态数据（如许可法规、建筑法规）和在处理时处理的动态数据数据收集（也称为边缘数据，如天气状况、行人交通计数、车辆行驶等），城市规划人员可以即时描绘出城市的运行状况。这种虚拟环境可以实时反映现实，并测试和预测潜在可能结果。
DT解决方案已在先进制造业中使用了将近20年，但现在仅在某些大小的城市级别上使用。直到最近，在许多城市范围内根本还没有实现所有这些功能所需的技术能力。这种先进的数据可视化工具依赖于先进的传感器技术以及高水平的数据收集、优化和分析，这需要大量的计算能力和带宽。既然5G网络正在全球各国各地的城市中推广，我们最终应该有能力实现DT解决方案的真正潜力。
5G助力DT
随着下一代互联网连接5G的普及，网络速度和容量将迅速提高。 5G可以将IoT提升到一个新的水平并实现大规模边缘计算，从而使DT解决方案变得可行，这是智慧城市的基础构建块，在这些城市中，互联的技术和数据可以改善城市运营并改善居民的生活质量。
在5G之前的世界中，城市可以收集有关行人流量、车辆流量或水流量的数据，但是处理和传输会因网络容量而变慢。由于5G的速度、带宽和可支持的连接设备数量的显着增加，因此可以近乎实时地处理、传输和分析大量数据。实际用例可以包括事前准备，实时协作和对自然灾害的响应以及优化城市运营。
灾害应对
灾难响应全都在于了解当前情况，控制未知因素以及清晰，快速地进行沟通。考虑到复杂的行政层级关系，医疗保健提供者和物流公司，应对工作通常比起协调工作更像是争夺战。
通过在飓风等危险事件发生之前创建虚拟副本，DT可以帮助减轻这种混乱并支持响应策略。例如，模拟海浪和大风对现有土地和基础设施的影响可以帮助预测关键要素，例如电网强度、必要的疏散工作以及对建筑物的潜在破坏。汇总这些分析数据有助于领导者识别可能的问题，确定行动计划的优先级并潜在地防止生命损失。
DT也可以作为核心支持机制来绘制关键资产并在发生灾难性事件时实时跟踪它们。由于已经设计了框架，并且已经合并了数据集，因此可以快速告知各种利益相关者，并且可以更轻松地就运送食物、确定输电线和挽救生命做出决策。
出行和运输
证明启用5G的DT的价值并不会造成灾难。自动驾驶汽车的兴起为在无风险的数字城市环境中测试这一新兴技术提供了一个极好的场景。虚拟环境比城市街道更适合于帮助规划人员从快速变化的参数中学习。可以在几分钟内引入、实施和审核各种方案，而不会造成不利的人类影响。
DT允许城市重新创建出行梦，并尝试新方法来改善交通拥堵。想象一下，城市能够避免由于建筑或天气条件而导致的车道停车，或者使急救人员能够快速安全地处理交通事故。
DT也有助于试验新方法和新技术。还记得共享自行车和拼车公司之类的替代交通方式何时开始达到顶峰？例如，拼车的引入使许多城市领导人措手不及，骑手的便利有时会给驾驶员带来极大的干扰。 DT可能揭示了潜在的情况并创建了更成功的实施方案。
预先考虑与停车、包裹递送等相关的新进展。借助实时信息，送货司机可以优化路线并预测各种包裹送货选项，可以帮助物流公司模拟最佳和次优方案。更好的信息将带来更好的计划。
可持续的城市景观
DT技术还可以增进人们对在特定城市地区投资，在哪里投资以及投资多少以减轻环境问题的普遍了解。通过使用预测的交通流量和空气质量对城市街道设计进行建模，城市可以优化其模型并更准确地预测特定响应的结果，例如封闭街道或降低速度限制，以及添加关键的绿色基础设施（如电动汽车充电站）。
房地产开发商和设计师可以在规划过程中使用DT，以帮助确定如何提高能源效率。通过对建筑设计元素（例如太阳能电池板或屋顶花园）或可持续建筑材料（例如自动调光玻璃或增加照明系统的照明系统）进行建模，DT可以支持对经济没有不利影响的环保决策。在建立昂贵的系统之前，可以对可持续性措施进行建模。
Digital Twins和5G的下一步是什么？
很明显，DT可以在确定城市的下一步发展中发挥重要作用。通过共享信息、案例研究和早期成果，我们可以提高对该功能强大工具的认识。
同时，至关重要的是，继续构建DT所依赖的5G基础设施。市领导可以通过标准化许可流程和简化政策来支持这项工作，以便运营商可以清楚地知道如何投资和加速部署。
随着全球城市化，越来越多的城市将达到需要新解决方案的能力。迫切需要并且将继续需要收集数据，优化其有用性并可视化如何将其应用于城市挑战，例如灾难响应、交通运输和可持续性。
DT可以通过为社区领导人提供数据和分析手段来改善跨部门的决策和规划，从而在很大程度上帮助城市发展。可视化未来会限制基于过时信息或错误假设进行难忘投资的风险。 最重要的是，它可以帮助提高人们想象人口行为和参与的效率和新方法，并防止灾难性破坏和生命损失。 因此，DT解决方案可以真正实现美好的未来。（By: Chelsea Collier 编译/蒙光伟）
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