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開始這個專題之前，有必要先簡單介紹一下數字孿生，相比新基建，這個概念有點小衆。
數字孿生是什麼？
數字孿生（Digital Twin）的定義並不複雜：爲物理對象建立對應的數字模型，該模型可以通過接收來自物理對象的數據而實時演化，從而與物理對象在全生命週期保持一致。基於數字孿生，我們可以進行分析、預測、診斷、訓練等（即仿真），並將仿真結果反饋給物理對象，從而對物理對象進行優化和決策。
近年來，隨着以智慧城市爲核心的智慧產業飛速發展，數字孿生的概念也越來越炙手可熱，2016年開始，世界知名IT諮詢公司 Gartner 連續三年將數字孿生列爲十大戰略科技發展戰略，
（摘自中國電子信息產業發展研究院《數字孿生白皮書2019》）
2019年，Gartner 認爲數字孿生處於期望膨脹期頂峯，將在未來5年產生破壞性創新。
數字孿生介紹結束，讓我們回到主題：在新基建時代，數字孿生將如何發揮作用？
新基建來了，數字孿生將扮演怎樣的角色？
這一個多月來，想必很多人都或多或少地看到過“新基建”這幾個字。自疫情爆發以來，國家對於新基建的重視程度顯著提升，在各類會議上進行了多次強調，由此引發了一輪熱潮。
基於當前經濟形勢和技術發展水平，新基建主要聚焦於5G、人工智能、IDC、工業互聯網、特高壓、城際高鐵和軌道交通以及新能源充電樁等基礎設施的建設。我們簡單地將這些概念分一個類：
基於這個分類，我們可以清晰地梳理數字孿生在新基建涉及領域中起到的作用。
信息網建設
1）5G基建和大數據中心
數字孿生城市是相對成熟的產品，通過對城市的一切物理實體進行虛擬仿真，“克隆”出一座數字化城市，使用者可以在虛擬場景中對城市管理進行精細模擬和優化，並將優化反饋到實際場景，這一特性在進行5G基站和大數據中心建設時可以起到重要的作用。當然，不僅限於5G和數據中心，更多領域後文會提到。
- 前期選址規劃時，規劃人員可以通過在虛擬場景中不斷調整位置來進行模擬佈局，實現基站/數據中心選址和城市用地規劃雙贏的局面，甚至可以將仿真範圍擴大，實現地區級5G基站/數據中心的模擬規劃及運營以探索最佳的建設佈局。
- 具體施工建設時，數字孿生通過對工程建設的流程進行動態模擬，並在各種物聯網設備接入系統時實現設備的逐一仿真，在虛擬場景中持續對系統結構進行模擬調整，反饋到現實場景中可以促進資源配置優化，實現建設效益最大化，並最終完成設施的整體建模，爲後續的運營管理奠定堅實的基礎。
- 後期管理運營時，相關人員基於數字孿生的描述、診斷、預測、決策等遞進功能來完成管理運維工作，不僅可以在日常運維中，及時發現並處理各類故障，還可以更進一步優化5G基站/數據中心的運營管理方式，大幅提升效率。
我們在基於數字孿生的數據中心管理運營方面已經推出了較爲成熟的解決方案，實現了數據中心的三維可視化運營管理，幫助多個數據中心完成了智能化、可視化管理系統的部署。
2）人工智能發展
人工智能和數字孿生技術有着密不可分的關係，事實上，數字孿生系統本身就是基於機器學習框架來根據多重的反饋源數據進行自我學習，從而幾乎實時地在數字世界裏呈現物理實體的真實狀況，並能夠對即將發生的事件進行推測和預演。
數字孿生系統不斷學習的過程也是人工智能算法模型的改進過程，數字孿生系統可以爲算法模型訓練提供良好的仿真環境，在不斷學習的過程中提高算法模型的準確率，進而幫助其更好地運用到實際場景中。兩者相輔相成，互相促進，可以預見，在新基建的號召下，數字孿生技術將與人工智能發展齊頭並進，運用到更加廣泛的領域中去。
3）工業互聯網
在信息網建設中，工業互聯網與數字孿生的關係是最緊密的。美國工業互聯網聯盟將數字孿生視作工業互聯網落地的核心和關鍵，德國工業4.0架構中也將數字孿生作爲重要內容進行了強調。
目前，工業互聯網的基礎是對設備的廣泛連接，實現海量數據的彙集，繼而利用算法模型，對數據進行深度分析，從而獲得對生產設備運行的認知，最後通過工業應用結合業務邏輯，把分析得到的結論轉爲最佳的決策並賦予其可執行的行動，實現工業領域的整體優化。
很顯然，數字孿生在上述的每一個環節都起到舉足輕重的作用。
(摘自中國電子信息產業發展研究院《數字孿生白皮書2019》)
工廠園區管理
數字孿生系統支持將工廠建築以及周邊的環境進行仿真建模，並將員工、車輛、基礎設施（比如路燈、車位、閘口、攝像頭、傳感器）等各類業務系統數據集成到可視化管理平臺，管理人員可以在平臺上完成對工廠內部員工生活、人車進出、安防監控以及樓宇自控等方面的便捷管理，並基於虛擬模型的分析和預測等進行決策，制定更加合理的管理制度。
工業生產管理
進入工廠，數字孿生技術可以應用於工業生產製造，對工業生產進行虛擬仿真，包括但不限於研發設計、生產製造等流程。
- 在研發設計階段，系統基於大數據和人工智能技術完成需求信息的採集和篩選，在信息反饋獲取之後即可傳遞至CAD系統自動建模，並將模型傳遞至CAE（計算機輔助工程）軟件進行性能評估及優化，最終通過雲服務和物聯網技術進行面向研究人員和用戶的大規模測試，至此完成產品設計研發的全閉環流程，全流程在虛擬環境中完成，節省大量資源的同時大幅縮短了產品研發設計的週期。
- 在生產階段，數字孿生將流水線進行高精度仿真建模，通過工業控制系統和物聯網技術實現對設備的控制，並驅動其完成產品製造；數字孿生具備的預測特性可以實現故障預測和分析，並進行預維護，提高生產的安全和可靠性；在此基礎上，虛擬模型和物理實體可以隨時隨地進行動態交互，共享數據，在算法模型的驅動下進行自我學習、自我優化，不斷提升生產效率。
工業經營
在具體的生產製造流程之外，數字孿生技術同樣爲工藝改進和生產經營提供了強大助力。
- 數字孿生系統支持將工藝結構以及設備關聯關係在虛擬環境中進行拓撲呈現，並通過模擬生產過程來對工藝進行調整優化，通過該方式既可以迅速完成工藝的改進，也避免了改良過程中大量的資源消耗。
- 完成對工廠生產的虛擬仿真後，管理平臺可以輕鬆聚合各項生產數據，比如產能、能耗以及流水線產出/損耗等，對各項數據進行分析後可以評估經營效益，並在虛擬環境中進行實時模擬經營，去探索效益最大化的經營方式，並最終完成對實際經營活動的信息反饋，輔助經營人員完成決策。
可以說，數字孿生技術爲工業領域提供了“先知先覺”的管理方式。同樣是基於這種思路，我們開發了工業可視化管理系統，利用數字孿生、物聯網、大數據分析等技術實現了工業製造的智能管理，幫助許多行業的工廠（園區）完成了智能化改造。
從上面的內容可以看出，數字孿生技術的使用，不僅可以提升基建效率，其強大的仿真、診斷、預測能力可以持續不斷地對建設工作進行模擬和優化，併爲管理人員、研發人員以及實施人員等各類對象提供全生命週期（構建、演化、評估、管理、使用）的智能管理工具。
篇幅所限，新基建與數字孿生的介紹至此告一段落，剩下的能源網和交通網建設將在下篇中繼續進行說明。感興趣的朋友可以關注我們及時獲取更新，有任何的疑問也可以直接留言，我們會及時回覆，下一篇再見！