數字雙胞胎，或稱為數字孿生（Digitaltwins，DT）是具備數據功能的城市模型，城市管理者可運用這些模型來仿真模擬現實世界中從道路交通到自然災害的各類城市壓力源。據聯合國預測分析，到2050年，全球三分之二的人口將生活在城市地域，這將致使全球將出現43個特大城市（城市地域的居民超過1000萬）。人類活動的這種聚集呈現出嚴重影響運輸、公用事業和通信系統的潛力。再加上與氣候變化和全球大流行相關的迫在眉睫的挑戰，城市居民將面臨著極大規模的不確定性。
在城市人口激增的同時，傳感器和數據采集設備也在激增。到2025年，物聯網（IoT）預期將拓展到將近420億個互聯設備，形成79兆字節以上的數據。（1ZB為1萬億GB。）如果進行周密的應用，這些海量的信息可以用于更好的理解、規劃和確定城市應對機制的優先級。通過更清晰明了地可視化數據并將其與實際挑戰相對應，我們可以塑造未來。
1、歡迎來到數字孿生（DT）時代！
DT是城市中心及其復雜系統的數字圖片或3D可視化。該工具使城市管理者可以模擬支持短期和長期計劃與響應的方案。通過整合有關現實世界對象（如建筑物、樹木、人行道）和基礎設施要素（如水管、下水道系統、連接管道）的數據，以及相關靜態數據（如許可法規、建筑法規）和在處理時處理的動態數據數據采集（也稱為邊緣數據，如天氣狀況、行人交通計數、車輛行駛等），城市規劃人員可以實時勾畫出城市的運行情況。這種虛擬環境可以實時反映現實，并測試和預測分析潛在性的可能結果。
DT解決方案已在先進制造業中運用了將近20年，但如今僅在某些大小的城市級別上運用。直至近期，在許多城市范疇內壓根還沒有實現所有這些功能所需的技術能力。這種先進的數據可視化工具依賴于先進的傳感器技術以及高水平的數據采集、優化和分析，這需要海量的計算能力和帶寬。既然5G網絡正在全球各國各地的城市中推廣，我們最終應該有能力實現DT解決方案的真正潛力。
2、5G助力DT
伴隨著新一代互聯網連接5G的普及，網速和容量將迅速提升。5G可以將IoT提升到一個新的水準并實現大規模邊緣計算，進而使DT解決方案變得可行，這是智慧城市的基礎構建塊，在這些城市中，互聯的技術和數據可以解決城市運營并解決居民的生活品質。在5G之前的世界中，城市可以采集有關行人流量、車輛流量或水流量的數據，但是處理和傳輸會因網絡容量而變慢。由于5G的速度、帶寬和可支持的連接設備數量的顯著增加，因此可以近乎實時地處理、傳輸和分析海量數據。實際用例可以包含事前準備，實時協作和對自然災害的響應以及優化城市運營。
3、災害應對
災難響應全都在于了解當前狀況，掌握未知因素以及清晰，迅速地進行溝通。考慮到錯綜復雜的行政層級關系，醫療保健提供者和物流公司，應對工作通常比起協調工作更像是爭奪戰。通過在颶風等危險事件出現之前構建虛擬副本，DT可以幫助緩解這種混亂并支持響應策略。比如，模擬海浪和大風對現有土地和基礎設施的影響可以幫助預測分析核心要素，比如電網強度、必要的疏散工作以及對建筑物的潛在破壞。匯總這些分析數據有助于領導者識別可能的問題，明確行動計劃的優先級并潛在地避免生命損失。
DT也可以作為核心支持機制來繪制核心資產并在出現災難性事件時實時跟蹤它們。由于已經設計了框架，并且已經合并了數據集，因此可以迅速通知各類利益相關者，并且可以更輕松地就運輸食物、明確輸電線和挽救生命做出決策。
4、出行和運輸
證明啟用5G的DT的價值并不會形成災難。自動駕駛汽車的興起為在無風險的數字城市環境中測試這一新興技術提供了一個很好的場景。虛擬環境比城市街道更適用于幫助規劃人員從迅速變化的參數中學習。可以在幾分鐘內引入、實施和審核各類方案，而不會形成不利的人類影響。DT允許城市重新構建出行夢，并嘗試新的辦法來解決交通擁擠。想象一下，城市可以避免由于建筑或天氣條件而造成 的車道停車，或者使急救人員可以迅速安全地處理交通事故。
DT也有利于檢驗新方法和新技術。是否還記得共享單車和拼車公司之類的替換交通方式何時開始達到頂峰？比如，拼車的引入使許多城市領導人猝不及防，騎手的便捷有時候會給駕駛者帶來極大的干擾。DT可能揭示了潛在性的情況并構建了更成功的實施方案。預先考慮與停車、包裹遞送等相關的新進展。借助于實時信息，送貨司機可以優化路線并預測分析各類包裹送貨選項，可以幫助物流公司仿真模擬最佳和次優方案。更好的信息將帶來更好的計劃方案。
5、可持續的城市景觀
DT技術還可以加強人們對在特定城市區域投資，在哪投資以及投資多少以緩解環境問題的普遍了解。通過使用預測分析的交通流量和空氣質量對城市街道設計進行建模，城市可以優化其模型并更精確地預測分析特定響應的結果，比如封閉街道或降低速度限制，以及增加關鍵的綠色基礎設施（如電動汽車充電站）。房地產開發商和設計師可以在規劃過程中使用DT，以幫助確認如何提高能源效率。通過對建筑設計元素（比如太陽能電池板或屋頂花園）或可持續建筑材料（比如自動調光玻璃或增加照明系統的照明系統）進行建模，DT可以支撐對經濟沒有不利影響的環保決策。在構建昂貴的系統之前，可以對可持續性措施進行建模。
6、DigitalTwins和5G的下一步是什么？
很明顯，DT可以在確認城市的下一步發展中發揮出重要作用。通過共享信息、案例研究和早期成果，我們可以提升對該功能強大工具的認識。與此同時，尤為重要的是，繼續構建DT所依賴的5G基礎設施。市領導可以通過標準化許可流程和簡化政策來支撐這項工作，以便于運營商可以清晰地知道如何投資和加速部署。
伴隨著全球城市化，愈來愈多的城市將達到需要新解決方案的能力。迫切需要并且將繼續需要采集數據，優化其有用性并可視化如何將其應用于城市挑戰，比如災難響應、交通運輸和可持續性。DT可以通過為社區領導人提供數據和分析手段來改善跨部門的決策和規劃，進而在極大程度上幫助城市發展?？梢暬磥頃拗苹谶^時信息或錯誤假設進行難忘投資的風險。最重要的是，它可以幫助提升人們想象人口行為和參與的效率和新方法，并避免災難性破壞和生命損失。因此，DT解決方案可以真正實現美好的未來。