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构筑城市“智能生命体”

2022-01-11 09:21 来源:自然资源部网站

纵观各地的智慧城市发展过程,其所遵循的技术变革思路大致是:先依托空间信息技术﹢数据库技术﹢虚拟现实技术﹢计算机网络技术等构建数字城市,再依托数字城市相关建设技术﹢物联网技术﹢云技术﹢时空大数据技术等建设智慧城市,最后依托智慧城市建设相关技术﹢万物相联技术﹢实景三维技术﹢人工智能技术等实现城市的数字孪生。由此,笔者认为基于人工智能技术、5G通信技术、物联网技术以及地理信息大数据的加持和迭代,未来智慧城市将不仅仅是一个信息模型,而是一个系统的“智能生命体”。

人工智能赋能智慧城市转化数字孪生城市

智慧城市是数字城市的延伸和发展,伴随着相关科学技术的发展和支撑,其发展前景广阔,由其衍生出的数字孪生城市这一概念逐渐进入大众视野,也在相关成熟技术的支持下逐步成为现实。在此过程中,人工智能扮演着重要角色,为智慧城市向数字孪生城市转化赋能。

在智慧城市发展和应用中,人工智能已经逐步被应用到各个领域,如自动驾驶,智慧医疗,人工智能图像识别、语音识别等,是智慧城市建设与管理的重要利器。

如何让人工智能在智慧城市建设与管理中发挥更大的作用?这需要将其与5G/6G物联网紧密相结合,让二者真正融为一体、互相赋能,建立人工智能的物联网网络,覆盖于城市表层。人工智能的物联网网络利用数字化、网络化技术,实时监测现实城市;相关部门通过人工智能计算模拟城市情景,并利用物联网传感器、智能化等技术,管理调整现实城市,最终实现城市的智能有序运行状态,即智慧城市。

数字孪生城市中的人工智能技术就如同城市的大脑,赋予城市思考、学习、分析和判断等方面的能力。考虑到未来人工智能物联网网络在城市管理中的重要性,笔者认为有必要在每个城市都成立专门管理智慧城市的人工智能物联网中心,用以维护城市健康、有序地运转。

时空大数据构筑城市智能模型

城市是一个复杂的综合体,智慧城市建设需要处理融合国土、规划、交通、环境、水务等众多类型的时空大数据。多源时空大数据只有依托多类型、动态化、丰富的时空地理信息数据才能构建出更合理、更科学的城市智能模型。

获取时空地理数据的技术——空间信息技术是支撑所有城市规划、建设和管理的基础。空间信息技术包括GIS(地理信息系统)、RS(遥感)和GNSS(全球导航卫星系统)3个方面,而它们发展和应用的目标是地图,包括二维地图和三维地图。目前以实景三维技术为基础的数字孪生技术应运而生。事实上,数字地球是一个三维的信息化地球模型,其核心思想是通过数字化手段对地球上的自然、人文和社会等信息进行数字化、网络化、智能化和可视化。数字孪生技术是基于情景模拟和多重属性交叉应用的地图实现对真实地球的情景再现,以支撑经济社会的可持续发展和决策。可以说,空间信息技术为智慧城市向数字孪生城市转化提供了坚实有力的技术支撑。

数字孪生城市,就是要把真实的物理世界和基于数字模式下的虚拟世界结合起来,变成一个系统的“生命共同体”。实现这个共同体,就需要各种物联网,需要多种有效的智能化手段,将真实的物理世界与虚拟世界连接起来、脉动起来,使得真实世界的各种变化在虚拟世界中能够实时呈现。

因此,时空大数据必须活起来、动起来,和现实世界动态地对应起来,才能实现孪生。现在有一些“孪生”仅仅是单体的孪生,但城市不是单一的,它是复杂的、动态的,是实时变化的。实体如何变动,其数字形态应立即随之变动,也就是说要整体、系统、关联地“脉动”起来,才算真正意义上地打通了实体世界与虚拟世界。笔者认为,这是未来智慧城市建设必须发力研究的核心工作。

“智能生命体”是智慧城市发展的方向

目前,智慧城市的建设基本上是“对标性”的,是被动滞后的,即发现问题后,相关部门再进行诊断并提出解决方案。而基于数字模式下数字孪生规划则要具有主动超前处理能力,将收到的源于实体的信息,通过大量的时空大数据模拟推算,超越实体,主动提前发现问题并给出解决方案,防患于未然。笔者认为,这才是“智能生命体”的意义和发展方向。

由数字地球发展而来的智慧城市以及数字孪生城市等“智能生命体”,是基于人工智能和时空大数据的发展而实现的。未来,以实景三维技术为基础设施,结合多媒体、多传感器融合、实时跟踪及注册以及场景融合等技术,将数字孪生城市与人相结合,会引发巨大的平台变革,真正实现虚实“脉动”和“生命共同体”这一理想概念,即元宇宙。数字孪生、虚拟现实技术、增强现实等技术将会实现元宇宙中基础设施的场景应用。在元宇宙中,每个人都是互联网的一部分,衣食住行、工作学习、生产生活等会实现最大限度的可虚拟性替代。


责任编辑:祁增园