基于數(shù)字孿生的新型智慧城市方案

1、數(shù)字孿生城市解決方案基于數(shù)字孿生的新型智慧城市方案一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破目 錄數(shù)字孿生，最初始于“孿生” 的物理實(shí)體，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的物理部件被數(shù)字模型取代，并擴(kuò)展至產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段，直至形成與物理實(shí)體完全一致的虛擬數(shù)字模型，稱為“數(shù)字孿生”。2012年， NASA發(fā)布技術(shù)路線 圖， 使用 “數(shù)字孿生”一詞并 定義為： 一種綜合多物理、多 尺度模擬的載體或系統(tǒng)，以反 映其對(duì)應(yīng)實(shí)體的真實(shí)狀態(tài)”。正式定義概念萌發(fā)2003年， Michael Grieves教 授在產(chǎn)品生命周期管理課程中 提出鏡像空間模型： 與物理產(chǎn) 品等價(jià)的

2、虛擬數(shù)字化表達(dá)。引發(fā)關(guān)注2016年， Gartner發(fā)布 2017年十大戰(zhàn)略科技 發(fā)展趨勢(shì)指出 “數(shù)以 億計(jì)的物件很快將以數(shù) 字孿生來呈現(xiàn)”。探索應(yīng)用智能制造是數(shù)字孿生的 主要應(yīng)用領(lǐng)域；同步建 設(shè)物理城市與數(shù)字城市。一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市數(shù)孿孿生包括三個(gè)必要部分： 物理實(shí)體 物理實(shí)體的虛擬數(shù)字模型 物理實(shí)體和虛擬模型之間的數(shù)據(jù)和信息交互系統(tǒng)過去和現(xiàn)有很多建模方法和應(yīng)用，最缺乏的是第三點(diǎn)，沒有虛實(shí)之間的數(shù)據(jù)和信息交互，就無真 正的數(shù)字孿生。數(shù)字孿生( Digital Twin ) 是指構(gòu)建與物理實(shí)體完全對(duì)應(yīng)的數(shù)字化對(duì)象的技術(shù)、過程和方法。一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市數(shù)字孿生源于仿真技術(shù)，但

3、它不同于“仿真”，更為“寫實(shí)”。 既不是傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)完全局限于計(jì)算機(jī)模擬的環(huán)境中； 也不是以傳感器為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)解決方案，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)僅可用于位置檢測(cè)和整個(gè)組件的診斷，但無法對(duì)整個(gè) 生命周期過程進(jìn)行檢測(cè)。一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市技術(shù)發(fā)展歷程示意數(shù)字孿生城市基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、 人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)領(lǐng)域在城市層面的廣泛應(yīng)用，通過物理維度上的實(shí)體城市和信息維度上的 數(shù)字城市同生共長(zhǎng)、虛實(shí)交融，構(gòu)建現(xiàn)實(shí)城市與數(shù)字城市一一對(duì)應(yīng)、 相互映射、協(xié)同交互的復(fù)雜系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)人工智能與人類智慧的綜合集 成，達(dá)到城市問題防患于未然、城市管理協(xié)同高效智能、城市發(fā)展動(dòng) 力持續(xù)

4、強(qiáng)勁、城市安全韌性的理想效果。數(shù)字孿生的應(yīng)用價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)世界的物理系統(tǒng)與虛擬世界的數(shù)字系統(tǒng)之間的交互和反饋 ，通過數(shù)據(jù)收集、挖掘、存儲(chǔ)和計(jì)算等技術(shù)確保在全生命周期內(nèi)物理系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)之間的協(xié)同和適應(yīng)。一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市數(shù)字孿生工廠/基 于模型的工廠數(shù)字孿生建筑 /BIM“數(shù)字孿生城市”提供了啟示和借鑒。數(shù)字孿生產(chǎn)品數(shù)字孿生車間數(shù)字孿生城市數(shù)字孿生在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用為數(shù)字孿生城市是一個(gè)可計(jì)算的“城市實(shí)驗(yàn)室”，可以在與實(shí)體系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一致的情況中進(jìn)行預(yù)測(cè)和驗(yàn)證。一方面，數(shù)字孿生城市通過歸集的全主體、全要素和全過程數(shù)據(jù)，運(yùn)用人工智能等不斷進(jìn)步的新技術(shù)識(shí)別和提取 實(shí)體城市系統(tǒng)的特征和規(guī)律

5、，將城市“隱秩序”顯性化；另一方面，數(shù)字孿生城市通過數(shù)字城市系統(tǒng)的人工 智能，結(jié)合實(shí)體城市中人的智慧，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)交互，為科學(xué)合理的城市決策和管理提供支持。數(shù)字孿生城市的最大創(chuàng)新是全過程“寫實(shí)”，建立起統(tǒng)一和廣泛的數(shù)據(jù)源。數(shù)字孿生城市將人、機(jī) 、物等各類城市主體，從一開始就接入數(shù)字化系統(tǒng)，并能夠?qū)崟r(shí)或定期動(dòng)態(tài)更新，代表了完整的城市環(huán)境和過程 狀態(tài)。而現(xiàn)有智慧城市方案是在已有城市系統(tǒng)之上的技術(shù)補(bǔ)丁，“豎井式”方案在反映城市系統(tǒng)全貌和真 實(shí)狀態(tài)上存在先天缺陷。數(shù)字孿生城市與實(shí)體城市具有同步的生命周期和建設(shè)時(shí)序，能夠不斷更新。數(shù)字孿生城市隨著城市發(fā)展而不斷更新，始終與城市建設(shè)發(fā)展中的問題、需求和任務(wù)共同

6、迭代，是一個(gè)不斷進(jìn)化的生態(tài)系統(tǒng)。而現(xiàn)有智慧城 市實(shí)踐限于城市的某一局部或某一階段，難以沉淀全生命周期的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)固化封閉。寫實(shí)迭代智能一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的智慧城市實(shí)踐國(guó)。 自2012年12月住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布關(guān)于開展國(guó)家智慧城市試點(diǎn)工作的通知，截至2016年6月，我國(guó)95%的副省級(jí)城市、 76%的地級(jí)城市，總計(jì)超過500座城市明確提出了構(gòu)建智慧城市的相關(guān)方案?，F(xiàn)有智慧城市實(shí)踐遠(yuǎn)未預(yù)期的效果，存在四個(gè)主要問題： 2016年，中國(guó)在“十三五”規(guī)劃中進(jìn)一步提出建設(shè)新型智慧城市的新要求和新目標(biāo)： 為民服務(wù)全程全時(shí)，城市治理高效有序，數(shù)據(jù)開放共融共享，經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色開源，網(wǎng)

7、絡(luò)空間安全清朗。這是對(duì)上一階段智慧城市實(shí)踐中以單向信息為主智能化程度不高數(shù)據(jù)來源不一城市信息碎片化缺乏統(tǒng)一設(shè)計(jì)局限于業(yè)務(wù)模塊忽視需求應(yīng)用流于形象工程數(shù)字孿生城市是不是智慧城市的新說法？一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市主要問題的糾偏。智慧城市在技術(shù)上的難點(diǎn)可以攻破；而對(duì)于突破固有觀念、眼前利益的障礙卻更難。技術(shù)創(chuàng)新與組織機(jī)制的變革需要攜手同行。你在生活中是否已經(jīng)感受到智慧城市帶來的便利？NO ！我感覺最大的還是花錢的便利！智慧城市建設(shè)如果形成新的專業(yè)分割和隔離，對(duì)城市系統(tǒng)優(yōu)化將造成更大的傷害，使得系統(tǒng)整合的代價(jià)更高 。智慧城市不是賦予城市智慧，而是發(fā)現(xiàn)城市本身的智慧并適應(yīng)這種智慧，即尊重城市發(fā)展規(guī)律

8、。一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市智慧城市，還是城市智慧？一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市數(shù)字孿生城市工業(yè)時(shí)代的城市實(shí)踐N.0智慧城市基于還原論的城市認(rèn)知現(xiàn)有系統(tǒng)的技術(shù)補(bǔ)丁難以根本上治理城市病土地仍然是核心資源現(xiàn)有“智慧城市”實(shí)踐缺乏正確的底層邏輯 ，因此即使技術(shù)不斷升級(jí)的智慧城市N.0版本也難以消除其與城市的“排異”反應(yīng)，只能限于階段性的城市局部?jī)?yōu)化，無法代表未來城市的發(fā)展方向。新建系統(tǒng)的全新方案城市病問題“防患于未然”上半場(chǎng) 中國(guó)城鎮(zhèn)化 下半場(chǎng)一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市不忘初心：讓城市生活更美好數(shù)字時(shí)代的城市實(shí)踐1.0數(shù)據(jù)作為關(guān)鍵生產(chǎn)要素基于系統(tǒng)論的城市認(rèn)知一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市二、數(shù)字孿

9、生城市的系統(tǒng)認(rèn)知三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破目 錄2. 部分之間相互聯(lián)系和影響聯(lián)系和影響的頻次、性質(zhì)、 程度、方向等3. 具有整體性功能整體不等于部分之和，整體性功能不存在于部分中4. 系統(tǒng)嵌套 ，系統(tǒng)中有系統(tǒng)每個(gè)系統(tǒng)又是更高層次系統(tǒng)的組成部分，系統(tǒng)之內(nèi)有子系統(tǒng)隱秩序誰能不能先舉例出不是系統(tǒng)的事情？系統(tǒng)： 機(jī)械系統(tǒng) VS 生態(tài)系統(tǒng) VS 社會(huì)系統(tǒng) 簡(jiǎn)單系統(tǒng) VS 復(fù)雜系統(tǒng)1. 由若干不同部分組成部分可能是物體、生物、人、系統(tǒng)等二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知自組織自適應(yīng)社會(huì)生活中的每個(gè)個(gè)體仍然在彼此影響不深的社會(huì)情境下進(jìn)行獨(dú)立決策，并有充足的時(shí)間進(jìn)行謹(jǐn)慎思考和理性抉擇。精英決策層掌握決策數(shù)據(jù)與信息，但

10、往往只能專注于問題的某一側(cè)面而無法顧及全局，經(jīng)常出現(xiàn)政府宏觀指導(dǎo)與微觀社會(huì)問題之間相脫節(jié)的決策偏差。 信息的生產(chǎn)與流動(dòng)不再局限于精英之間，而是每個(gè)具備一定信息技術(shù)能力的社會(huì)個(gè)體都可以成為 信息的生產(chǎn)者、傳播者和消費(fèi)者。 人與人之間的社會(huì)聯(lián)系基本上是地域性的小規(guī)模熟人網(wǎng)絡(luò)，人們彼此之間的交往深受地理阻隔、 交通成本限制和主權(quán)疆域的禁錮。 極其有限的數(shù)據(jù)和信息，僅掌握在統(tǒng)治者的手中。人類社會(huì)的發(fā)展史，就是一部從低度信息化向高度信息化，從弱連接狀態(tài)到強(qiáng)連接狀態(tài)逐步演變的歷史過程。 世界正在加速走向一體化、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)性和高復(fù)雜不確定性。我們既無法僅僅依靠捕捉幾個(gè)有限變 量而進(jìn)行社會(huì)管理和政治決策，也沒有

11、充足的時(shí)間直面洶涌而來的信息洪流而專注于謹(jǐn)慎思考。農(nóng)業(yè)社會(huì)二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知信息社會(huì)工業(yè)社會(huì)擁有信息的個(gè)體的絕對(duì)數(shù)量和種類明顯增加，分工細(xì)化使得各類主體之間的互動(dòng)頻次和深度增加 ?？萍荚桨l(fā)達(dá)、 交往越密切，社會(huì)的關(guān)聯(lián)度和系統(tǒng)性就越強(qiáng)，復(fù)雜性劇 增。深度專業(yè)化造就的是掌握局部知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的專家，每個(gè) 人都變成局部智慧的載體，鮮有智慧之集大成者。智慧分布于社會(huì)的各個(gè)角落難以集成又不可忽視，形成 共同想象的基礎(chǔ)比一張白紙更難，而實(shí)踐這種共同想象 也面臨同樣的困境。從工業(yè)社會(huì)到后工業(yè)社會(huì)(信息時(shí)代、數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代、人工智能時(shí)代 )科技發(fā)展共同 想象二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知信息爆炸智慧碎片化人心更

12、分散復(fù)雜性劇增l 城市整體智慧并不是城市參與者的智慧之和，而是與個(gè)體 智慧不一樣的宏觀涌現(xiàn)。l 外在表現(xiàn)為規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和管理的有效性，內(nèi)在機(jī)制 是智慧的提供、集成和實(shí)踐的動(dòng)態(tài)反饋的過程。l 城市智慧在自適應(yīng)過程中不斷反饋積累，使城市獲得學(xué)習(xí) 能力。智慧提供的過程是分散的，體現(xiàn)訴求的多樣性，需要盡可能的獲取。智慧集成的過程是集中的，充滿多樣性 的信息，需要甄別。智慧實(shí)踐的過程是分散的，擁有多樣性 的利益，需要協(xié)調(diào)。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知相互關(guān)聯(lián)性不可分割性不可逆性不完全可預(yù)測(cè)規(guī)劃學(xué)看到空間建筑學(xué)看到地標(biāo) 經(jīng)濟(jì)學(xué)看到產(chǎn)業(yè) 地理學(xué)看到區(qū)域 社會(huì)學(xué)看到人群 政治學(xué)看到權(quán)力城市復(fù)雜性超出了任何一

13、個(gè)現(xiàn)有學(xué)科專業(yè)極限 ，專業(yè)協(xié)同和跨界創(chuàng)新成為必需。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知單一視角，如同盲人摸象機(jī)械還原論：世界建立在物質(zhì)性、均衡性、穩(wěn)定性、決定性的動(dòng)力基礎(chǔ)上，由各種結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)相加構(gòu)成，可以拆分和還原，是一個(gè)極具確定性的事物。1+1=2復(fù)雜系統(tǒng)論：構(gòu)成整體的各個(gè)部分以不同的方式相互作用，聚合之后的整體會(huì)呈現(xiàn)出各個(gè)部分所不具有的功能和特征，具有顯著的非線性特征。1+12城市是一個(gè)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng), 要用系統(tǒng)思維方法二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知圣菲學(xué)派繼承了貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論，圍繞 “涌現(xiàn)”來建立關(guān)于復(fù)雜性系統(tǒng)的理論 和模型。約翰 霍蘭提出的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng) ( Complex Adaptive Sy

14、stem，CAS ) 理論， 創(chuàng)造了“適應(yīng)性主體 ( adaptive agent) ”的概念，認(rèn)為復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的組成元素本 身就的有智能的，而不是機(jī)器元件，適應(yīng)性主體能夠聚集成更大的適應(yīng)性主體 ，層層 涌現(xiàn)，最終形成復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)。第二代系統(tǒng)理論：耗散 結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、超循 環(huán)論的誕生第一代系統(tǒng)理論：系統(tǒng) 論、控制論、信息論的 誕生第三代系統(tǒng)理論：系統(tǒng) 動(dòng)力學(xué)與復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng) 理論系統(tǒng)論超越了還原論，而強(qiáng)調(diào)復(fù)雜性的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論又超越了以往的系統(tǒng)論二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知 /complexity- map. html聚集內(nèi)部模型主體復(fù)雜系統(tǒng)的一般認(rèn)知框架：l 以適應(yīng)

15、性主體為起點(diǎn)l 四個(gè)特性(聚集、非線性、流、多樣性)l 三種機(jī)制(標(biāo)識(shí)、內(nèi)部模型、積木塊)二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)：適應(yīng)性造就復(fù)雜性流積木塊多樣性非線性標(biāo)識(shí)習(xí)近平總書記在全國(guó)城市工作會(huì)議上提出了以人民為中心的城市治理觀: 即“做好城市工作，要順應(yīng)城市工作新形勢(shì)、改革發(fā)展新要求、人民群眾新期待，堅(jiān)持以人民為中心的發(fā)展思想，堅(jiān)持人民城市為人民”。 以人民為中心 的城市治理，確立了城市發(fā)展的核心價(jià)值，即以人為本。系統(tǒng)元素具有主動(dòng)適應(yīng)性 ( Adaptive ) ，體現(xiàn)在其能夠感知外界信息刺激，通過學(xué)習(xí)來調(diào)整自己的行為, 被稱為主體。主體間，主體 與環(huán)境的相互影響和相互作用是系統(tǒng)演變和進(jìn)

16、化的主要?jiǎng)恿Α?在城 市語境中，系統(tǒng)主體是城市中的人，同時(shí)也包括城市中與人的活動(dòng) 緊密相關(guān)的城市部件。物質(zhì)載體+人的活動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)+互聯(lián)網(wǎng)二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知1. 以城市主體為認(rèn)知起點(diǎn)2. 主體聚集產(chǎn)生新的系統(tǒng)系統(tǒng)具有聚集特征，聚集不是簡(jiǎn)單的合并，也不是原有主體的消失，而是新的、更高層次主體的出現(xiàn)，產(chǎn)生出原來主體無法具備的特性, 稱為”涌現(xiàn)”。社區(qū)、街道、城市功能區(qū) 、城市、 城市群依次由下一層次主體構(gòu)成，但具有與構(gòu)成主體不同的系統(tǒng)能力。中小城市二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知農(nóng)村地區(qū)大城市小城鎮(zhèn)兩種不同城市空間形態(tài)：西班牙與特克斯城市功能區(qū)3. 要素流是主體互動(dòng)的載體主體間互動(dòng)是通過“流”來實(shí)現(xiàn)

17、的?！傲鳌钡捻槙衬艽龠M(jìn)主體的互動(dòng)，反之則割斷主體間的聯(lián)系?！傲鳌痹谥黧w間的傳遞渠道和傳遞速度決定了互動(dòng)效果，進(jìn)而決定系統(tǒng)的進(jìn)化水平。在城市系統(tǒng)中，城市主體之間通過物質(zhì)流、信息流和資金流等產(chǎn)生聯(lián)系，城市發(fā)展的活力與這些“要素流”的強(qiáng)弱和質(zhì)量直接相關(guān)。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知4. 標(biāo)識(shí)引導(dǎo)主體有選擇的互動(dòng)標(biāo)識(shí)是主體在環(huán)境中搜索和接收信息的具體實(shí)現(xiàn)方法。主體通過標(biāo)識(shí)在系統(tǒng)中選擇互動(dòng)的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)有選擇的互動(dòng)。不同的城市為了競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)業(yè)資源，提出各種產(chǎn)業(yè)定位、人才政策 、優(yōu)惠待遇、 城市形象宣傳等，都是標(biāo)識(shí)機(jī)制的體現(xiàn)。資源具有靶向性，如果能很好的識(shí)別各個(gè)主體的特點(diǎn)，便可以有效的促進(jìn)相互選擇，引導(dǎo)城市中主體

18、互動(dòng)朝著設(shè)想的方向優(yōu)化發(fā)展。畢業(yè)后，你們選擇去哪個(gè)城市？二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知5. 呈現(xiàn)非線性發(fā)展特征非線性意味著整體不等于部分之和 。在城市系統(tǒng)中，影響因素千千萬萬，這些因素之間并非完全獨(dú)立，而是相互交錯(cuò)，無法用切分和加總的方法來分析。圣塔菲研究所有研究表明, 不同城市規(guī)模倍增會(huì)帶來社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)變量1.15倍的指數(shù)增長(zhǎng)。城市的負(fù)面產(chǎn)物如犯罪、流感爆發(fā)等等，也是超線性增長(zhǎng)， 但所需的基礎(chǔ)設(shè)施和資源量只需增加約0.85倍。非線性效應(yīng)：成本投入1+12。每個(gè)城市都有自己的增長(zhǎng)指數(shù)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)指數(shù)更高。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知“被設(shè)計(jì)或規(guī)劃出來的社會(huì)秩序一定是簡(jiǎn)單的圖解，他們經(jīng)常會(huì)忽略真實(shí)的

19、和活生生的社會(huì)秩序的基本特征。嚴(yán)格服從規(guī)則工作(work-to-rule)的失敗表明，任何生產(chǎn)過程都依賴于許多非正式的和隨機(jī)的活動(dòng)，而這些活動(dòng)沒有被正式設(shè)計(jì)在規(guī)劃中 往往不 承認(rèn)，甚至壓抑非正式過程，這不僅損壞了目標(biāo)人群的利益，也最終導(dǎo)致設(shè)計(jì)者的失敗”。國(guó)家的視角那些試圖改善人類狀況的項(xiàng)目是如何失敗的內(nèi)部模型是主體間具有的互動(dòng)規(guī)則。由于內(nèi)部模型的存在，主體可以對(duì)事物進(jìn)行前瞻性的判斷，并根據(jù)預(yù)判對(duì)互動(dòng)行為做出適應(yīng)性變化。內(nèi)部模型有隱性與顯性之分。隱式內(nèi)部模型的作用要靠顯式內(nèi)部模型來保 障，而顯式內(nèi)部模型的作用要通過隱式模型來實(shí)現(xiàn)。法律 VS 道德規(guī)范 VS 習(xí)俗 政策 VS 民意二、數(shù)字孿生城市

20、的系統(tǒng)認(rèn)知7. 互動(dòng)規(guī)則形成內(nèi)部模型四大基本子系統(tǒng)不是城市的一個(gè)個(gè)側(cè)面，也不是被割裂開的局部，而是一個(gè)個(gè)可以繼續(xù)拆分的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，使得各子系統(tǒng)既能保持相對(duì)獨(dú)立，又可以提煉出子系統(tǒng)的特性標(biāo)識(shí)，還能分析子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，找到聚合原則。主體是不可拆分的基本元素，而積木塊是可拆封的子系統(tǒng)。積木塊的概念為分析復(fù)雜系統(tǒng)不同層次的問題提供了方法，它把下一層次的內(nèi)容和規(guī)律即內(nèi)部模型 “封裝”起來，暫時(shí)忽略或擱置其內(nèi)部細(xì)節(jié)，作為一個(gè)整體參與較高層次系統(tǒng)的相互作用。規(guī)劃系統(tǒng) 城市的智慧 系統(tǒng)基本公共服務(wù) 系統(tǒng) 城市的平衡 系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng) 城市的動(dòng)力 系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng) 城市的物理 支撐系統(tǒng)l 系統(tǒng)之外有大系統(tǒng)l

21、 系統(tǒng)向內(nèi)有子系統(tǒng)l 平級(jí)系統(tǒng)之間有協(xié)同二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知8. 系統(tǒng)可拆封為”積木塊”四 大 基 本 城 市 子 系 統(tǒng)八個(gè)基本概念 貫穿一體 不可偏廢以“適應(yīng)性主體”為起點(diǎn)的這八個(gè)基本概念之間有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，貫穿一體，因此只挑選其中某些概念而拋開其他，無法正確的認(rèn)識(shí)系統(tǒng) ，做系統(tǒng)分析時(shí)必須完整呈現(xiàn)上述基本概念。 主體是系統(tǒng)研究的出發(fā)點(diǎn)； 涌現(xiàn)由“主體聚集”而形成； 主體間相互作用的載體是“要素流”； “特點(diǎn)標(biāo)識(shí)”是互動(dòng)選擇機(jī)制，決定了要素流的方向和活躍度； 系統(tǒng)通過主體聚集和要素流持續(xù)的共同作用逐步達(dá)成“多樣性”； 不論是主體聚集的過程、要素流的運(yùn)動(dòng)過程，還是系統(tǒng)朝著目標(biāo)多樣性的

22、運(yùn)動(dòng)過程都 普遍存在著“非線性發(fā)展” ； 將同一層級(jí)的不同子系統(tǒng)分別加以封裝，就構(gòu)成了系統(tǒng)的“積木塊”； “內(nèi)部模型”是主體或子系統(tǒng)間的互動(dòng)規(guī)則。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知標(biāo)識(shí)要素流非線性多樣性可視化呈現(xiàn)物理城市數(shù)字城市數(shù)字城市中知識(shí)和智能的交互反饋現(xiàn)實(shí)城市中數(shù)據(jù)和信息的實(shí)時(shí)更新數(shù)字孿生城市概念框架建設(shè)在城市系統(tǒng)認(rèn)知的基礎(chǔ)之上，是一個(gè)具有包容性的跨學(xué)科范式，有利于城市多學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)融合，并實(shí)現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用方案與城市系統(tǒng)特性的高度匹配，達(dá)到城市發(fā)展管理的“知行合一”。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知基于城市系統(tǒng)認(rèn)知的數(shù)字孿生城市概念框架主體聚集內(nèi)部模型積木塊積木塊聚集數(shù)字化底層智能化識(shí)別內(nèi)部模型要素流數(shù)

23、字化非線性多樣性智能化網(wǎng)絡(luò)化主體標(biāo)識(shí)數(shù)字孿生城市是以數(shù)據(jù)為核心驅(qū)動(dòng)，可以憑借統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底層，實(shí)現(xiàn)城市政務(wù)數(shù)據(jù)資源和社會(huì)數(shù)據(jù)資源的融合、 共享，形成人類生產(chǎn) 、生活和生態(tài)數(shù)據(jù)的有機(jī)統(tǒng)一，構(gòu)建 人、機(jī)、物三元融合的數(shù)字化城市鏡像。全面數(shù)字化是數(shù)字孿生城市的基底。只有通過全方位、 全流程和全系統(tǒng)的數(shù)據(jù)歸集，城市的物化表現(xiàn)和人類智慧 才能夠更好的結(jié)合，這不僅僅是對(duì)局部了解的深化和細(xì)化， 更重要的是提升了獲得系統(tǒng)全面信息的能力，讓更多的城 市主體參與到城市管理中來。1. 以主體、聚集和要素流的全面數(shù)字化為起點(diǎn)二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知2. 可視化呈現(xiàn)城市非線性和多樣性的真實(shí)狀態(tài)數(shù)字孿生城市不執(zhí)著于一因一

24、果的單向關(guān)系，將通過不同來源的數(shù)據(jù)匯集和交融為跟蹤和監(jiān)測(cè)城市的非線性發(fā) 展，如實(shí)記錄城市動(dòng)態(tài)反饋過程，盡可能預(yù)見到政策干預(yù)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的影響，包括可能出現(xiàn)的各種規(guī)避行為、時(shí) 間延遲和信息損失等問題，充分順應(yīng)系統(tǒng)的自組織和自適應(yīng)能力，適時(shí)地進(jìn)行改變 、糾正或擴(kuò)大，把“學(xué)習(xí)”功能 融入城市管理過程之中，最終達(dá)到增加城市系統(tǒng)整體福利的理想效果。二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知3. 動(dòng)態(tài)識(shí)別城市主體的互動(dòng)標(biāo)識(shí)和內(nèi)部模型與傳統(tǒng)的政府發(fā)號(hào)施令，以 “他組織”和整齊劃一”為主的模式相比，數(shù)字孿生城市以發(fā)現(xiàn)和尊重城市隱性規(guī)則為前提，對(duì)城市發(fā)展進(jìn)行適度干預(yù)，避免人為的對(duì)城市系統(tǒng)造成不必要、不恰當(dāng)?shù)膭×覕_動(dòng) 。城市治理

25、將從避免傳統(tǒng)城市管理中的一元化 、一刀切問題，轉(zhuǎn)向多元化、 差異化 、個(gè)體化、體驗(yàn)化的轉(zhuǎn)變。“整齊劃一”不是精細(xì)化，尊重多樣性需求才是真正的精細(xì)化。隨著公眾數(shù)字素養(yǎng)的提高，數(shù)字孿生城市能夠更好的尊重公眾的參與感，加強(qiáng)個(gè)人自律，創(chuàng)造 “他律”與“自律”相結(jié)合的社會(huì)環(huán)境，促進(jìn)政府監(jiān)管和公眾自律的良性互動(dòng)。改變單向化思維面向主體，理解訴求扭轉(zhuǎn)碎片化局面立足系統(tǒng)，梳理要素 建立協(xié)同型組織整合利益、激活主體 形成適應(yīng)性機(jī)制動(dòng)態(tài)反饋，糾錯(cuò)學(xué)習(xí)全面透徹的感知能力廣泛即時(shí)的互聯(lián)能力 智能融合的決策能力 開放參與的創(chuàng)新能力二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知4. 城市系統(tǒng)“積木塊”的靈活解構(gòu)和智能耦合數(shù)字孿生城市以城市作

26、為整體對(duì)象，并不是建立一個(gè)單一城市整體模型，而是擁有一個(gè)模型集，模型之間具有耦合關(guān)系，其價(jià)值就在于通過對(duì)“塊數(shù)據(jù)”的挖掘 、分析 、靈活組合，使不同來源的數(shù)據(jù)在城市系統(tǒng)內(nèi)的匯集交融產(chǎn)生新的涌現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市事物規(guī)律的精準(zhǔn)定位，甚至能夠發(fā)現(xiàn)以往未能發(fā)現(xiàn)的新規(guī)律，為改善和優(yōu)化城市系統(tǒng)提二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知供有效的指引。相互獨(dú)立的豎井式靈活耦合的矩陣式一、從數(shù)字孿生到數(shù)字孿生城市二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破目 錄論文人工智能與現(xiàn)代生產(chǎn)率的悖論結(jié)論啟示：如果舊經(jīng)濟(jì)中的固有的商業(yè)模式和組織形態(tài) 等不適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)期的生產(chǎn)率不會(huì) 提高，反而會(huì)下降，出現(xiàn)生產(chǎn)率悖論；而當(dāng) 新

27、技術(shù)作為一種通用性技術(shù)已經(jīng)發(fā)展完備， 經(jīng)濟(jì)中的組織等也與新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了有效的重 組，此時(shí)一系列互補(bǔ)式創(chuàng)新便會(huì)涌現(xiàn)，生產(chǎn) 率便會(huì)加快發(fā)展，技術(shù)的紅利將會(huì)充分顯示 出來。技術(shù)決定論人類生存方式是一個(gè)具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由居于結(jié)構(gòu)底層的技術(shù)系統(tǒng)、居于結(jié)構(gòu)中層的社會(huì)系統(tǒng)和居于結(jié)構(gòu)上層的觀念系統(tǒng)這三個(gè)亞系統(tǒng)構(gòu)成，其中技術(shù)系統(tǒng)是基本的和首要的。技術(shù)的可能性、存在的問題和經(jīng)濟(jì)需求之間相互反應(yīng)，并衍生出相應(yīng)的社會(huì)安排，而這些又會(huì)創(chuàng)造更多的可能性、技術(shù)和技術(shù)變遷是社會(huì)構(gòu)成或者建構(gòu)的產(chǎn)物，而非為某種自我發(fā)展的路徑?jīng)Q定。三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破社會(huì)決定論 VS 技術(shù)決定論問題、反應(yīng)和下一步的安排。布萊恩

28、阿瑟技術(shù)的本質(zhì)社會(huì)決定論“系統(tǒng)集成+數(shù)據(jù)智能”是數(shù)字孿生城市的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)數(shù)字時(shí)代，數(shù)字化的知識(shí)和信息成為關(guān)鍵生產(chǎn)要素。數(shù)字孿生城市建設(shè)覆蓋從城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維的全 生命周期，能夠形成最完整的城市數(shù)字應(yīng)用場(chǎng)景，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)和人工智能的創(chuàng)新試驗(yàn)場(chǎng) ，推動(dòng)城市治理模式創(chuàng) 新，真正滿足人們對(duì)美好生活的需求。系統(tǒng)集成物理城市加強(qiáng)城市 “規(guī)劃-設(shè)計(jì)-建設(shè)-管理-運(yùn)營(yíng)”全生命周期的系統(tǒng)集成， 探索構(gòu)建適應(yīng)于數(shù)字時(shí)代的部門協(xié)作、組織方式和業(yè)務(wù)流程。沉淀從城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維全生命周期的數(shù)據(jù)資產(chǎn)， 通過智能應(yīng)用以更低成本、更高效率、更好質(zhì)量開展城市服務(wù)?！皵?shù)據(jù)智能”使 “ 系統(tǒng)集成”發(fā)揮出無

29、限效應(yīng)“系統(tǒng)集成”為 “ 數(shù)字智能”提供了實(shí)現(xiàn)前提二、數(shù)字孿生城市的系統(tǒng)認(rèn)知數(shù)據(jù)智能數(shù)字城市去掉不必要的摩擦、阻力、障礙弱化時(shí)間地點(diǎn)的限制無縫協(xié)作，減少溝通成本機(jī)制、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則無感有感參與感、體驗(yàn)感、獲得感精準(zhǔn)化、個(gè)性化、定制化“美好生活需要”究竟需要什么?三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破以數(shù)字技術(shù)來增權(quán)賦能數(shù)字技術(shù)因其高度聯(lián)通的技術(shù)特點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)城市用戶在不同公共服務(wù)生產(chǎn)者之間的自由選擇，形成一個(gè)公共服務(wù)的自由市場(chǎng)。未來，更多的公共服務(wù)將跨越公共和私人之間的邊界來提供 ，成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的重要組成部分。智能化降低公共服務(wù)供需匹配的交易成本智能化的價(jià)值就在于使現(xiàn)實(shí)中的資源配 置最大限度的接近信息對(duì)稱、

30、交易成本 為零的狀態(tài)，極大的降低公共服務(wù)成本， 使有限的預(yù)算能夠提供更廣泛、更充足 的公共服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)化使公共服務(wù)中 02 的集體行動(dòng)成為可能網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)呈現(xiàn)社群化特征，創(chuàng)造出 易于溝通的社會(huì)環(huán)境，使現(xiàn)實(shí)生活 中涉及人數(shù)眾多的集體行動(dòng)在線上 呈現(xiàn)出熟人社會(huì)的特點(diǎn)。數(shù)字化減少公共服務(wù)中 的信息不對(duì)稱問題公共服務(wù)領(lǐng)域借助數(shù)字技術(shù)能 夠較為準(zhǔn)確的掌握用戶信息， 將“不確定的多數(shù)”變?yōu)?“確 定的用戶”。數(shù)字孿生城市可能使城市公共管理服務(wù)成為重要的數(shù)字經(jīng)濟(jì)業(yè)態(tài)三、數(shù)字孿生城市的實(shí)踐突破0301未來城市公共服務(wù)提供將從“服務(wù)傳遞”向“價(jià)值共創(chuàng)”轉(zhuǎn)變?cè)跀?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的進(jìn)程中，公共服務(wù)應(yīng)該被理解為一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，公共價(jià)值是由提供者和公眾共同創(chuàng)建的 ，數(shù)字技術(shù)賦能公民深度參與公共服務(wù)決策，所有公民都能夠成為共同生產(chǎn)者，而不僅僅是用戶。未來政府的角色將越來越多地從直接提供公共服 務(wù)轉(zhuǎn)向提供數(shù)據(jù)，助力市場(chǎng)和社會(huì)力量進(jìn)行公