2024数字孪生发展研究报告

HUAWEI CAICT中国信通院 数字李生发展研究报告 华为云计算技术有限公司 中国信息通信研究院产业与规划研究所 2024年6月 版权声明 本报告版权属于华为云计算技术有限公司和中国信息通信研究 院产业与规划研究所。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点，应注明“来源：华为云计算技术有限公司和中国信息通信研 华为云开天aPaas CAICT中国信通院 前言 当前，数据作为数学经济时代的关键生产要素，逐步融入生产生活各方面，深刻影响并重构着经济社会运行和社会治理，全领域、全方位，全过程数学化转型已成为数字经济时代发展主旋律。国内外政府加快出台数字化转型政策指引，近日，国家发展改革委、国家数据局等部门印发《关于深化智慧城市发展推进城市全域数学化转型的 指导意见》》，为城市全面数宇化转型提出新要求、指明新方向。以 AI大模型、数字李生为代表的创新技术快速发展，成为数字经济时 代新质生产力。各行各业一体化应用，沉浸式体验、数据要素乘数化效益等发展需求正催生数字化转型新模式。 数字李生以其强大的仿真模拟和数据分析能力，正在赋能千行百业，成为推动全领域数字化转型的基础支撑，和迈向高质量发展的重要路径，其技术应用前景十分广阔。近年来，我国数学季生技术应用发展快速，成效显著，但仍面临数据难融合，技术难集成、场景需深化、机制待变革等突出问题 本报告系统提出构建虚实共生，仿真推演、迭代优化的数字李生 “四层一域一体系”总体架构，即全域物理对象状态全要素表达与优化调控的设施层，全域多维数据深度融合的数据层，能力解耦、技术多元与开放合作的能力层，开放式，全要素供给数宇李生数据与能力的服务层，统一控制、统一运营、全面开放的生态域，以及全面赋能的数学李生深度应用体系，并梳理形成在城市、水利、交通、能源、文旅等领域的数学李生实践落地案例。 数字李生技术应用初步呈现三维模型驱动、可视化染驱动、感知闭环驱动、全息仿真驱动、人工智能驱动五阶段演进路线。自前普遗处于第三阶段，即实现三维建模，可视化染与感知控制等要求。为了向更高阶段发展迈进，中国信通院认为需要构建六大建设路径， 即，全方位立体协同的感知体系，以数字李生体为核心的数据融合供给体系，能力解耦和送代生长的技术底座平台，开放、使捷、全面的数字李生服务体系，全行业赋能的数字李生融合场景应用，以及开放、安全的数字李生保障机制。 展望未来，数字季生建设需要以整体性系统性思维，加强AIGCAI大模型等创新技术应用，以数字李生体深化机理模型构建和推动数据要素有序流通和价值化，形成健康可持续的产业竞合关系，实现 数字李生技术产业的繁荣发展。华为愿与中国信通院等业界伙伴携手，共同推动数字李生技术应用普及与产业壮大，致力实现虚实共生，仿真推演、送代优化的数学李生建设目标。 CAICT中国信通院 目录 第一章数字化转型迈入数字李生，虚实共生发展新阶段 1.1.政策加持：数宇李生成为全成数宇化转型强拆手 1.2.技术变革：AI等新技术激发数字事生新活力 13.需求驱动：一体化沉没式体验催生最生新模式 第二章数字李生需求旺盛，建设发展仍面临严挑战 2.1.数据缺融合：数据归集不足开缺乏组织方法， 2.2.技术难集成：跨业务系统接口难打通功能难调用， 2.3.场景需深化：业务部门参与不是致技术与应用脱节， 2.4.机制待变革：标准规范与机制不健全抑制价值释放.11 第三章新技术加速推动效字李生建设向认知智能发展12 3.1.数宇李生发展基本呈现五阶段演进路线.12 3.2.数宇李生迈向更高发展阶段✁发展路径选择.14 第四章共同打造能力聚合，开放扩广展的数字弯生架构， 4.1.设施层：实现全域物理对象状态全要素表达与优化调控18 4.2.数据层：建立全域多维数据深度融合数宇李生数据底座20 4.3.能力层：打造能力解耦、开放合作数字享生全能力平台22 4.4.服务层：形成开放式、全要素致字李生数据与能力服务 27 4.5.生态域：打造统-一控制、统-一运营、全面开放生态体系.28 4.6.应用体系：构建全域教字李生深度应用场景....30 第五章数字李生典型应用实践..33 52..数字李生水利... 1111111 42 5.3.数字李生交通46 5.4.致字率生能源49 5.5.教字李生文旅52 第六章未来展望.. 6.1.整体性系统性思维推进数字李生建设 6.2.人工智能技术助力数字李生体构建57 6.3.对象李生与流程李生强化机理穿生57 6.4.教字享生体助推教据要素资产化价值化.58 6.5.数字李生底座推动产业生态由竞争转向合作.58 CAICT 图目录 图1相关部委政策部署情况 图2新技术激化敏字享生活力 图3数字李生五阶段演过路线数字李生总体框架 时空大模型能力器级对比 生成式数字李生城市总体架构， 2 4 12 18 25 .34 图7 福田区福镜CIM平台架构 湖北省大冶市CIM平台架构 39 41 图9湖北省大冶市CIM平台功能展示图10某教字津区总体框架 图11江西梨温智慧高速云控平台 图12能源场景的数据采集、建模和高阶李生应用 41 45 48 52 图13 图14 AR实景体验严复故里“地图述踪”交互游戏 54 55 华为云开天aPaas CAICT中国信通院 数字字生发展研究报告 第一章数字化转型迈入数字李生、虚实共生发展新阶 段 近年来，随着全球数字经济蓬勃发展，党中央、国务院高度重视 数学李生技术在推动经济社会转型中的关键作用。在人工智能（AI）扩展现实（XR）等新技术融合加持下，数字李生逐新成为各行业数字化转型主要选择、发展方向。与此同时，一体化、系统性、沉没式等用户需求进一步加快数字李生技术应用进程，我国数字化转型已迈入数字李生，虚实共生发展新阶段。 1.1.政策加持：数学李生成为全域数学化转型强拆手 国家发展改革委、工业和信息化部、自然资源部、水利部、住房和城乡建设部、交通运输部、数据局、能源局等部门加快推动全域数字化转型，持续部暑数字李生相关政策指引，大力推动数字李生落地 建设。从城市、园区到工业制造、交通物联、自然资源、水利工程、能源管理等，数字李生技术正在赋能千行百业，成为推动全领域数字 化转型的重要抓手。 CAICT中国信通院 数字字生发研究报告 全域路字化 美于加 图1相关部委政策部署情况 发展改革委、数据局等部门提出“因地制宜推进数字李生城市建设”。《深化智慧城市发展推进城市全域数字化转型的指导意见》提出，建立城市数宇化共性基础，发展基于人工智能等技术的智能分析、智能调度、智能监管、辅助决策，推动虚实共生、仿真推演、迭代优化的数宇李生场景落地，支撑城市全领域数宇化转型， 工业和信息化部打造“数字李生标杆工厂”，以示范引领工业制造业转型升级。工业和信息化部发布信息化和工业化深度融合的发展规划和工业数字化转型工作方案等政策，积极推动构建面向工业生产 全生命周期的数字李生系统，推进相关标准制定，促进工业生产的数 CAICT 字化转型。 自然资源部提出“全面推进实景三维建设”，驱动国土空间治理数字化转型。自然资源部出台自然资源三维立体时空数据库建设和自 然资源数字化治理能力提升等方案，并全面推进实景三维建设，明确 教字李生发质研究报告 相关技术路线，为各行各业数学建设打造统一的时空底座，并提供丰富的数据要素保障，有利于形成国主空间数学化治理新格局。 水利部以水利工程为锚点，全面推进“数学季生流域”建设。水 利部相继出台推进水利工程建设数学季生的指导意见和开展数学李 生流域建设先行先试工作的通知，发布数字李生相关工程建设技术指 南和管理办法，提出有序推进水利工程建设领域的数字李生技术应用由实现全面预测、预警、预演、预案的“四预”数字李生流域，向“数字李生水网、数字李生供水，数字李生河流”等全方位扩展。 支撑新型智慧城市建设。住房和城乡建设部以产州、南京等城市开展城市信息模型（CIM）基础平台建设试点工作，出台《城市信息模型 （CIM）基础平台技术导则》等规范要求，指导各地CIM基础平台建设，促进城市规划、建设、管理等方面数学化转型 学化转型。交通运输部发布加快智慧公路建设发展的政策，促进交通领域与数学李生技术的深度融合，构建重要通道和枢纽的数学化感知、监测和预能力：发布关于智慧公路标准体系的指导意见，推进公路数学模型和数学李生应用，建设数学李生公路体系。 能源局强调推动数字技术与能源产业发展深度融合，提升能源数字化智能化发展水平。国家能源局发布关于可靠性数据治理应用的通知，加快数学季生在电力司靠性领域以及电网智能辅助决策和调控方 数字字生发研究报告 的应用，力图突破能源系统智能调控技术，开发面向能源装备和系统的数字李生模型及智能控制算法。 1.2.技术变苹：AI等新技术激发数字李生新活力 在数字化转型浪潮中，前沿技术革新为数字李生技术应用激发新活力。AI生成式实时建模、智能化决策、组件化轻量化平台、XR沉 浸式交互等新技术贯穿数字李生总体架构的数据层、能力层、平台层与应用层，全方位增强数宇李生技术应用深度和扩展其外延。 XR互动 重型用户体验与未末交蓝界 EVR,AR,MR ，开自全新的用户体能方 + 组件化轻量化平台应用 十 开热性息 AI大模型桃心号掌ADOREEGR -基于Tuarsemed1) 基于AI实时建模实现低本三 模型生域图用些理单元(GPU) 图2新技术激化数字李生活力 基于生成式AI的实时建模，实现低成本三维模型构建。随着基 于Transformer架构的图像缩编码技术的优化与图形处理单元（GPU） 性能的提升，三维模型构建的疽染周期大幅缩短。英伟达研究人员使 用一款创新的生成式AI模型一一LATTE3D，能够在一秒之内将文本 提示转化为3D模型。VAST团队推出TripoSR模型2，在0.5秒的时 1.Tran:fom百是一种用于自整语言处理和其他序列到序列任务的深度学习模型案构 2.TripoSR模型是--种利用Transfommer保构进行快速前货3D生成的3D重建模型。 userid:532115,docid:165710,date:2024-06-25,sgpjbg.com 教字生发展研究报告 间内实现将单张图片生成高质量的3D模型。基于AI的实时建模技 术可以快速生成场景模型，使得近乎实时反映物理世界的动态变化成 为可能。 AI天模型，成为驱动智慧决策的核心引擎。AI大模型凭借其大规模的数据样本训练和强大的泛化能力，能够从海量数据中提取深层模式，挖掘潜在规律、预测发展趋势，为城市规划、资源配置、应急 响应等复杂场景提供精准，高效的决策辅助。亚马逊TwinMaker数字 李生服务可以快捷生成楼宇，工厂、工业设备和生产线等现实世界的数字李生，利用物联网和数据提高运营效率，准确预测系统行为，在设备故障前快速做出预测性维护决策，减少设备停机时间。华为推出的盘古大模型3.0通过训练与推理让所有决策可计算，可使数字李生领域从以往单域智能、被动响应的模式逐步转变为全域协同治理、智能响应、趋势预判的模式。 组件化轻量化集成平台，加速数字李生应用的灵活部署。组件化、 轻量化的集成平台是促进数字李生技术普及和应用的关键。这类平台允许用户根据实际需求，选择并组合不同功能模块，实现快速部署和灵活扩展。微软Azure数字李生平台可以将组件化的物联网设备通过 拖拉拽方式与任何业务系统输入的内容连接起来，建立一个跨环境的 实时集成层，打破互联环境中的数据孤岛。华为河图KooMap云服务 通过参数化轻量化算法，在保证数据实体及语义完整的基础上，实现多源三维大数据量加载的秒级体验。技术集成平台将向更高级别的标 教字生发展研究报告 准化，开放性迈进，通过云原生、微服务架构等技术，使数学李生平台更加使捷、高效且易于维护。 XR互动技术，重塑用户体验与未来交互界面。XR技术包括虚报现实（VR），增强现实（AR）、混合现实（MR），是数学空间与现实空间的交互技术，可融入数字李生技术体系中，已应