智東西（公眾號：zhidxcom）
作者 | 三北
編輯 | 漠影
說到空(kong)間計(ji)算(suan)，很多人會(hui)想到蘋果公司的(de)(de)首款空(kong)間計(ji)算(suan)設備Vision Pro，它(ta)通(tong)過模擬三維空(kong)間的(de)(de)混(hun)合現(xian)實體驗，被人們(men)期(qi)待成為取(qu)代iPhone的(de)(de)下(xia)一代智能終端。
實際(ji)上，空(kong)間(jian)計算(suan)并不是(shi)消費科技領域(yu)(yu)的(de)獨創概念，作為(wei)一(yi)種基于空(kong)間(jian)數據和模(mo)型去分析理解世界的(de)方法，從技術本身而(er)言，它在(zai)城市空(kong)間(jian)治理領域(yu)(yu)可(ke)謂大有可(ke)為(wei)。
可以來(lai)看幾個具體(ti)的(de)(de)應用場景：深圳的(de)(de)一個全(quan)域空(kong)間可計算的(de)(de)智(zhi)慧交(jiao)通底座，助(zhu)城市擁堵得到(dao)(dao)大(da)大(da)緩解；伊犁(li)的(de)(de)一個數(shu)字孿生的(de)(de)礦區應急信息系(xi)統，助(zhu)防災減災救災工(gong)作(zuo)順利進行；城市CIM平臺參(can)與到(dao)(dao)了(le)城市更新、規劃(hua)和改造當中；體(ti)育領域一個基于(yu)時空(kong)大(da)數(shu)據的(de)(de)馬拉松賽事管理(li)平臺，保障人們體(ti)驗運動的(de)(de)快樂(le)……
▲空間計(ji)算落(luo)地城市(shi)規劃和管理領域(yu)
在城市空間治理的語境中，空間計算是數字孿生技術的一個重要能力，是用于提升治理效能的智能化手段。
眾所周(zhou)知，數(shu)字孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)是一(yi)個用(yong)以為現實世界打造(zao)對應數(shu)字世界的(de)技(ji)術體系(xi)。如果說過去的(de)數(shu)字孿(luan)(luan)生(sheng)(sheng)，側重(zhong)打造(zao)一(yi)個可視化的(de)“數(shu)字沙(sha)盤”，那么空(kong)間(jian)計(ji)算(suan)(suan)，則讓沙(sha)盤變得動態化、可計(ji)算(suan)(suan)和可預測。當下正(zheng)值實景三維中國、數(shu)字中國進(jin)(jin)程(cheng)加速推(tui)進(jin)(jin)，空(kong)間(jian)計(ji)算(suan)(suan)技(ji)術成為推(tui)動這一(yi)進(jin)(jin)程(cheng)的(de)“重(zhong)要扳手”。
隨著城市(shi)數字(zi)化(hua)建設進入深水區，行業面臨什(shen)么樣的新挑(tiao)戰(zhan)？空間計算技術(shu)如何助力城市(shi)空間治(zhi)理的升級？城市(shi)空間治(zhi)理需求又如何倒逼(bi)技術(shu)進步？
日前，智東西聯合騰訊發起了「數字孿生十問」系列活(huo)動，第二(er)期(qi)主(zhu)要圍(wei)繞城市空(kong)(kong)間(jian)(jian)治理展開，針(zhen)對城市空(kong)(kong)間(jian)(jian)的規劃、建(jian)設、運(yun)營、管理、服務等領域話(hua)題邀請行業專家學者代(dai)表進行了一場交流，進一步分析了以空(kong)(kong)間(jian)(jian)計算為代(dai)表的數字孿生技術在(zai)城市空(kong)(kong)間(jian)(jian)治理中的重要作(zuo)用(yong)。
一、城市數字化建設步入深水區，空間計算技術“挑大梁”
隨著城市數字化建設進入深水區，時空信息在國土空間數字化治理中大有可為。
近日，中國工程院院士、國際歐亞科學院院士、自然資源部國家基礎地理信息中心教授陳軍在由“自然資源部智(zhi)慧人居環境與空(kong)間(jian)規劃治理(li)技術創新中心(xin)”主辦的(de)“超大(da)城市智(zhi)能化(hua)轉型(xing)的(de)未(wei)來(lai)展(zhan)望——數字孿生賦(fu)能空(kong)間(jian)治理(li)”年度學術研討會上(shang)提到，現在數字化(hua)治理(li)已經被(bei)賦(fu)予了(le)新的(de)內(nei)容(rong)，包括：時空(kong)信(xin)息(xi)的(de)應(ying)(ying)用(yong)、統(tong)籌數字化(hua)發(fa)展(zhan)以及提升智(zhi)慧化(hua)應(ying)(ying)用(yong)水平(ping)等多方面。
中央在全國生態環境保護大會上提(ti)出了“全面推進美麗中國建(jian)設”，強調(diao)構建(jian)現代(dai)化國土空間治(zhi)理(li)體(ti)系，實際上是對國土空間數字化治(zhi)理(li)提(ti)出更高要求。
陳軍院士認為，用時空(kong)信(xin)息說話，在三維空(kong)間研判(pan)，靠時空(kong)知識決策，是做好國土(tu)空(kong)間數字化治理最重(zhong)要手段(duan)。
國際歐亞科學院院士、國土空間規劃與地理信息技術專家、南京大學教授李滿春的觀(guan)點與之有一致之處。
李滿春院士認為，國土空(kong)間治理在時空(kong)大數據加持下(xia)能夠發揮(hui)最大作用(yong)。
時空(kong)大數據對國(guo)土(tu)空(kong)間(jian)治理(li)的(de)支持(chi)包括但不限于國(guo)土(tu)空(kong)間(jian)認(ren)知、國(guo)土(tu)空(kong)間(jian)優化、國(guo)土(tu)空(kong)間(jian)管理(li)等方面。他先后介紹(shao)了空(kong)(kong)間(jian)信息感知、數字孿(luan)生模(mo)擬、應(ying)(ying)(ying)急響應(ying)(ying)(ying)監測(ce)等技術在(zai)(zai)國土(tu)空(kong)(kong)間(jian)認知的應(ying)(ying)(ying)用；時(shi)(shi)空(kong)(kong)演變分(fen)(fen)析(xi)、國土(tu)空(kong)(kong)間(jian)規劃、長江生態保(bao)護等在(zai)(zai)國土(tu)空(kong)(kong)間(jian)優化(hua)中的應(ying)(ying)(ying)用；以(yi)及土(tu)地(di)用途(tu)管(guan)(guan)制、雙碳戰略支撐、陸海統(tong)籌空(kong)(kong)間(jian)優化(hua)、全球運輸網(wang)絡等在(zai)(zai)國土(tu)空(kong)(kong)間(jian)管(guan)(guan)理中的應(ying)(ying)(ying)用。同時(shi)(shi)，云計(ji)算、機器學習(xi)、深度學習(xi)、地(di)理知識圖譜分(fen)(fen)析(xi)和多模(mo)態分(fen)(fen)析(xi)技術，可以(yi)與時(shi)(shi)空(kong)(kong)數據融合賦能國土(tu)空(kong)(kong)間(jian)治理。
騰訊數字孿生產研總經理、自動駕駛業務總經理 、自然資源部智慧人居環境與空間規劃治理技術創新中心技術帶頭人蘇(su)奎峰在會上談道，構(gou)建時(shi)空一(yi)體的(de)(de)數字(zi)化數據底座，是(shi)研究(jiu)復雜城市系(xi)統的(de)(de)一(yi)個基礎。
“過去，時(shi)間(jian)這一重(zhong)要尺度是被嚴重(zhong)忽略(lve)的，因此我們(men)現在一定要去深度去思考，如何在一個(ge)時(shi)空底(di)座里建立四維技術(shu)體系(xi)(xi)支撐的空間(jian)治(zhi)理系(xi)(xi)統。要盡(jin)可能(neng)地在空間(jian)和(he)時(shi)間(jian)上(shang)進行全覆蓋，以便(bian)更好(hao)地描(miao)述整個(ge)過程的演變。”蘇奎峰說。
▲構建時空一體的數字化數據底座
基于這樣的背景，騰訊已經(jing)推出了空(kong)間實時計(ji)算平臺(tai)(tai)，聯(lian)合數(shu)字孿生(sheng)底座、可視化平臺(tai)(tai)和實時仿真(zhen)平臺(tai)(tai)一起構成數(shu)字孿生(sheng)產品體系，從而為產業提供完整(zheng)先進(jin)的數(shu)字化方案。
蘇奎峰坦(tan)言，由于觀測手段和成(cheng)本的(de)限制，空(kong)間計算不可(ke)能得到完(wan)整的(de)數據，但我們仍可(ke)以通過全景(jing)技術來生成(cheng)整個場景(jing)。
同時，空間計算(suan)需要統(tong)一的(de)標準和規(gui)范，以此實現物理和數據世界(jie)的(de)互通，達到(dao)更好的(de)治理方式和方法。
二、實景三維中國藍圖下，城市正在被“實時計算”
國土空間問題(ti)復雜，由于超大城市(shi)不僅是城市(shi)、社區，還要兼顧郊區、山水林田湖草(cao)等，光靠人治、現(xian)場(chang)調查督(du)察(cha)做不到(dao)，必須(xu)要加強數字(zi)化手段(duan)。
縱觀實景(jing)三(san)維中國藍圖(tu)，時空大數(shu)據加持的數(shu)字孿生(sheng)技術，已經在國土空間多個領域里得到初步落地(di)。
首先是我(wo)們城(cheng)市的各個尺度(du)，數字(zi)孿生技(ji)術已有(you)落地開花之勢。
據上海市測繪院首席專家、自然資源部超大城市自然資源時空大數據分析應用重點實驗室技術帶頭人顧建(jian)祥介紹，上海已(yi)走在我國(guo)城市數(shu)字化建設的(de)前列(lie)，其“一張圖”總體(ti)架(jia)(jia)構以(yi)時空要素、能力平臺、業務應用三層(ceng)體(ti)系架(jia)(jia)構建設。顧(gu)建祥(xiang)團(tuan)隊深度(du)參與這一項目中，目前已(yi)將數(shu)字孿(luan)生技(ji)術落(luo)地(di)到了區域高質量發展、城市治理等多個方(fang)面。
▲數字上海“一張圖(tu)”總體架構強調時空要素(su)
在(zai)市級(ji)數字孿生底座建(jian)設(she)方面，比如上(shang)海CIM平臺已為全市16個(ge)區244個(ge)街鎮提(ti)供了統一的時空(kong)信息的底板，建(jian)設(she)了玻璃幕墻安全監管、違法建(jian)造(zao)治理、歷史建(jian)筑保護(hu)監管等，助城市的治理從(cong)二維(wei)走向三維(wei)。
在區級(ji)數(shu)字(zi)孿生(sheng)底座建設(she)方面，比如徐匯(hui)區數(shu)字(zi)孿生(sheng)場景(jing)，其通過(guo)(guo)三(san)維(wei)場景(jing)把整個全區內3700多棟樓獨(du)立起(qi)來，疊加人口數(shu)據，同時接(jie)入事(shi)件中心融(rong)合通信(xin)(xin)，實(shi)現了信(xin)(xin)息可(ke)見、軌跡(ji)可(ke)尋、狀態可(ke)查、未來可(ke)預期的(de)事(shi)件處置全過(guo)(guo)程的(de)閉環，治理(li)更(geng)高(gao)效(xiao)。
在街鎮級(ji)的數(shu)字孿(luan)生底座(zuo)方面(mian)，比如(ru)其在浦(pu)東花木街道打(da)造了數(shu)字孿(luan)生平臺，融合了十萬多(duo)個(ge)數(shu)字孿(luan)生部(bu)件，建設了管(guan)市民、管(guan)商辦、管(guan)自(zi)己(ji)、管(guan)服務的四大板(ban)塊二十多(duo)項的應用場(chang)景，助力流程更加(jia)(jia)精簡，決(jue)策更加(jia)(jia)科(ke)學。
然后是在一些特定區域，比如工業區、自然保護區等區域，數字孿生技術也逐漸滲透加深。
比如李滿春院(yuan)士(shi)團(tuan)隊(dui)(dui)就將數字孿生技術用于應急救災。在伊犁(li)河流(liu)域的(de)阿西金礦項目中，團(tuan)隊(dui)(dui)研制了(le)阿西金礦的(de)應急信(xin)息(xi)快速采集、處(chu)理(li)和傳輸(shu)系統，系統與當地(di)的(de)社會綜合治(zhi)理(li)部門緊密關(guan)聯，實現了(le)大壩上的(de)信(xin)息(xi)秒(miao)級獲取，以此(ci)支(zhi)持(chi)重(zhong)大水患災害的(de)及時監測和預警(jing)，助防災減災救災工作順利進(jin)行(xing)。
▲李滿(man)春院士講解數(shu)字孿(luan)生應急案(an)例
在長江(jiang)(jiang)生態(tai)(tai)保護項目(mu)中，李滿春院士團隊(dui)通過開展生態(tai)(tai)用(yong)地(di)和公用(yong)信(xin)息調查，以生態(tai)(tai)源地(di)、廊道、節點(dian)的(de)構建(jian)完成(cheng)生態(tai)(tai)網絡化(hua)的(de)生態(tai)(tai)修復規(gui)劃的(de)編制。目(mu)前該項目(mu)已實現(xian)整個長江(jiang)(jiang)常(chang)州段化(hua)工(gong)企業騰退，生態(tai)(tai)岸線(xian)的(de)比例提升到80.6%，位居江(jiang)(jiang)蘇省(sheng)第一，治理力度在全國首(shou)屈(qu)一指。
城市的運轉離不開人的活動，包括城市交通、水務、文體活動等各種領域，這也是數字孿生的大有可為之地。
比如，騰(teng)訊自去年底(di)以來已經為(wei)深圳寶(bao)安區(qu)打造(zao)了(le)(le)全域(yu)空間可計算(suan)的智(zhi)慧交(jiao)(jiao)通(tong)數字孿生底(di)座。依(yi)托騰(teng)訊的實(shi)時孿生、交(jiao)(jiao)通(tong)大(da)數據(ju)分析、AI算(suan)法等(deng)技術優勢，融合動靜(jing)態交(jiao)(jiao)通(tong)數據(ju)及(ji)高精地圖，寶(bao)安區(qu)率先(xian)通(tong)過數字孿生底(di)座，搭建(jian)了(le)(le)智(zhi)慧公(gong)交(jiao)(jiao)線(xian)網系統，成為(wei)國內領先(xian)的智(zhi)慧公(gong)交(jiao)(jiao)新范本(ben)。
▲全域(yu)空(kong)間可計算的智慧交通數字孿生(sheng)底座
數字孿生(sheng)技術越(yue)來越(yue)接地氣。就在不(bu)久前的(de)2023深(shen)圳馬拉松，騰訊以數字孿生(sheng)等(deng)核心技術，助力打(da)造“深(shen)圳馬拉松賽事(shi)可視(shi)化(hua)管理平臺”，對天氣信息、賽事(shi)信息、保障(zhang)點(dian)、計時點(dian)位置等(deng)實時信息直觀(guan)展現；針對突(tu)發(fa)情況實時分析決策，確保賽事(shi)高效運營(ying)。
▲深圳馬拉松賽(sai)事可視化(hua)管理(li)平(ping)臺
上天入地，數字孿生的空間治理邊界正在不斷被拓展。
仍以騰(teng)訊團隊(dui)為例，其與南方海(hai)洋(yang)(yang)實驗室聯合推出了全(quan)球首個海(hai)洋(yang)(yang)數字孿生(sheng)(sheng)引(yin)擎，助力(li)海(hai)洋(yang)(yang)研究(jiu)創新突破；攜手浦(pu)東機(ji)場構(gou)建(jian)數字孿生(sheng)(sheng)的全(quan)真互聯網機(ji)場，打造智(zhi)慧機(ji)場標桿(gan)；與粵海(hai)水(shui)務合作(zuo)，在(zai)“百年工程(cheng)”珠(zhu)三角(jiao)水(shui)資源(yuan)配置工程(cheng)的建(jian)設中應用數字孿生(sheng)(sheng)技術(shu)，在(zai)保證生(sheng)(sheng)產安(an)全(quan)的同(tong)時使得單(dan)位工程(cheng)優良率達到了97%……
可以看到，實景三維中國藍圖下，各級各類空間都在被“實時計算”，從而實現更高效高質的智能化空間治理。
三、通往認知孿生的“彼岸”，AI助力城市智能化轉型
數字孿生技術發展仍處于探索階段，大模型及生成式AI技術為之帶來了新機遇。
蘇奎(kui)峰認為，生成(cheng)式AI具有一定的(de)涌現能力，同時它可以和(he)物理空間融合(he)交匯，與(yu)數字孿生實現相互增強。
認知孿生，就是數字孿生和生成式AI結合的結果，騰訊正在對此進行深入研究。認(ren)知(zhi)(zhi)孿(luan)生，簡單(dan)來說就是(shi)(shi)具(ju)有認(ren)知(zhi)(zhi)能力的孿(luan)生。當下的數字孿(luan)生更(geng)多是(shi)(shi)在建(jian)立(li)模(mo)型(xing)，從而(er)實(shi)現“可(ke)計算(suan)”；但城市的核心(xin)是(shi)(shi)生物(wu)的活動，尤其是(shi)(shi)以人為主題的活動，這對孿(luan)生提出了(le)更(geng)深層次的需求——認(ren)知(zhi)(zhi)孿(luan)生。
蘇奎(kui)峰談道，認知(zhi)(zhi)孿(luan)(luan)生(sheng)具有(you)(you)三大特征：1、它有(you)(you)足夠(gou)的(de)(de)全(quan)景(jing)感知(zhi)(zhi)能(neng)力(li)，這是所有(you)(you)做孿(luan)(luan)生(sheng)的(de)(de)基礎(chu)。2、除(chu)了可計(ji)算外，孿(luan)(luan)生(sheng)還能(neng)增加研究(jiu)方法(fa)的(de)(de)可信性和(he)可解釋(shi)性。3、孿(luan)(luan)生(sheng)需要(yao)具備(bei)認知(zhi)(zhi)能(neng)力(li)，必須有(you)(you)迭代和(he)進化認知(zhi)(zhi)能(neng)力(li)。
▲認知(zhi)孿生(sheng)是數字孿生(sheng)和生(sheng)成式AI結合的結果
清華大學建筑學院教授、自然資源部智慧人居環境與空間規劃治理技術創新中心主任田莉提出了“城市(shi)模擬器(qi)”這一創新(xin)型城市(shi)治理工(gong)具，通過(guo)AI大模型更好地理解和模擬城市(shi)復雜系統(tong)行(xing)為。
城市模(mo)擬器的(de)創(chuang)(chuang)新點(dian)在于(yu)它(ta)首創(chuang)(chuang)基(ji)于(yu)生(sheng)成式大模(mo)型，可以進行宏微觀耦合(he)政策(ce)行為的(de)全流程模(mo)擬，實(shi)現決策(ce)智能(neng)化、精準(zhun)化和直觀化。
田莉教授談道，與傳統的系統動(dong)力學(xue)模(mo)型對比(bi)，城(cheng)市模(mo)擬(ni)器具(ju)有四個優(you)點：1、從(cong)難以(yi)(yi)支(zhi)撐決(jue)策向(xiang)簡單和智慧(hui)轉變，從(cong)單維度的驅(qu)動(dong)向(xiang)數(shu)據和知識雙驅(qu)動(dong)的模(mo)式轉型。2、流程原來是固化的，現在可以(yi)(yi)進行(xing)全流程模(mo)擬(ni)。3、決(jue)策時間可以(yi)(yi)大大縮短，實現分鐘(zhong)級的決(jue)策。4、從(cong)閉源轉向(xiang)開放(fang)，可以(yi)(yi)自行(xing)便(bian)捷調制參數(shu)，快速生成績效(xiao)評估。
▲“城市模擬(ni)器”新型城市治理(li)工具解讀
中國工程院院士、德國工程科學院院士、瑞典皇家工程科學院院士同濟大學建筑與城市規劃學院教授、博士生導師吳(wu)志強認為，智慧城市(shi)（Smart City）逐漸演變為只有一(yi)個大腦的“腦大”現象，這使得(de)數據傳輸變得(de)困難。
為此，他在2021年提出了“眾(zhong)腦”概念。吳(wu)志強院(yuan)士認為，眾(zhong)腦是(shi)以(yi)社會智(zhi)能為基礎的新一(yi)代城(cheng)(cheng)市智(zhi)能化結構，可以(yi)破解(jie)超(chao)(chao)大(da)城(cheng)(cheng)市的治理難(nan)題。超(chao)(chao)大(da)城(cheng)(cheng)市是(shi)一(yi)個復雜(za)系統，需(xu)要(yao)多元主體參與，以(yi)人(ren)民為中心，上下立體，還有海(hai)內外的訪問者(zhe)等。治理超(chao)(chao)大(da)城(cheng)(cheng)市需(xu)要(yao)借鑒生物(wu)群(qun)體智(zhi)能的原理。
可以看到，無論是認知(zhi)孿(luan)生(sheng)(sheng)還是城市模擬器(qi)、眾腦(nao)，AI都在數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)城市的建設中充(chong)當更加(jia)重要的角色，推動城市治理向更高(gao)水(shui)平(ping)發展。
結語：多點技術爆發，數字孿生開啟城市空間計算新高度
城(cheng)市(shi)是(shi)一(yi)(yi)個超級(ji)復雜的系(xi)統，這意味著城(cheng)市(shi)“上(shang)云用數(shu)賦智”工(gong)程(cheng)是(shi)一(yi)(yi)場持久戰。隨著城(cheng)市(shi)數(shu)字化轉型進入深水(shui)區，數(shu)字孿(luan)生技術體系(xi)正逐漸強大，以空(kong)間(jian)計算為代表的新技術成(cheng)為重要抓手(shou)，讓(rang)城(cheng)市(shi)空(kong)間(jian)治理變得更(geng)加可計算、可預測(ce)、可解釋。
立足當下，基于時空(kong)(kong)(kong)大數據的(de)數字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)正在空(kong)(kong)(kong)間(jian)治理的(de)各個層面(mian)全面(mian)落地。展望(wang)未來(lai)，時空(kong)(kong)(kong)大模型及生(sheng)成(cheng)式(shi)AI正在為(wei)行(xing)業帶來(lai)新(xin)的(de)發展引擎，新(xin)的(de)智能化技(ji)術(shu)趨勢正在涌現，倒逼數字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)進一步迭代，從而推(tui)動空(kong)(kong)(kong)間(jian)治理和空(kong)(kong)(kong)間(jian)計算(suan)達到新(xin)的(de)高(gao)度。
