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소개하다

화웨이 고급 지혜도시 연구원, 고급 지혜도시 고문 왕붕이 텐센트 연구원 × 지능사 AI &； 사회 살롱에서' 도시 데이터에서 스마트 도시까지' 라는 제목의 강연을 발표했다. 저자는 왕붕이 도시 데이터와 그 응용에 대한 연구를 회고하고 칭화대 용독수리 팀의 인체 디지털화에 대한 최신 연구와 결합해 도시와 개인 가상화에 대한 논의를 제기했다. 강의 비디오는 문말 애플릿 및 웹 페이지 링크를 참조하십시오.

디지털 쌍둥이는 공업 4.0 에서 기원했다

디지털 쌍둥이의 개념은 2002 년 미시간 대학 PLM (제품 라이프사이클 관리) 센터 Michael Grieves 교수가 공업계에 연설한 것으로 거슬러 올라갑니다 (서면 증거는 없지만 디지털 쌍둥이의 가장 빠른 원천으로 널리 알려져 있음).

20 14 마이클 그리브스 (Michael Grieves) 는 그의 백서' 디지털 쌍둥이: 가상 공장 복제를 통한 탁월한 제조' 에 대해 자세히 설명했다. 그는 물리적 디바이스의 데이터를 통해 가상 (정보) 공간에 물리적 장치를 나타낼 수 있는 가상 엔티티 및 하위 시스템을 구축할 수 있으며, 이러한 연결은 단방향이나 정적이 아니라 전체 제품 수명 주기 동안 연결되어 있다고 믿습니다.

이후 디지털 쌍둥이의 개념은 시뮬레이션, 가상 조립, 3D 인쇄 등으로 점차 확대되고 있다. 사물인터넷 기술, 인공지능, 가상현실 기술이 발달하면서 더 많은 공업제품과 공업설비는 지능화된 특징을 가지고 있으며, 디지털 페어링은 제조와 서비스를 포함한 전체 제품주기 단계로 점차 확대되고 있으며, 디지털 페어링의 형태와 개념을 풍부하게 하고 있다.

상업계는 디지털 쌍둥이의 최전방에 있다. 산업 4.0 의 디지털 쌍둥이 (Digital Twinning) 는 주요 소프트웨어 업체들에게 자신의 비즈니스와 통합되어 현실 세계와 가상 세계를 융합하는 솔루션을 구축하기 위해 노력하고 있습니다.

디지털 쌍둥이의 개념을 통해 미국 GE (General Electric Company) 와 ANSYS 는 각 엔진, 터빈, 핵 자기 진동이 디지털 "쌍둥이" 를 가질 수 있도록 물리적 기계 및 분석 기술을 통합할 수 있는 방법을 제시했습니다. 디지털 모델을 통해 가상 환경에서 로봇 디버깅, 테스트 및 운영 상태 시뮬레이션을 최적화하여 물리적 세계의 기계에 최적의 방안을 적용합니다.

지멘스는 디지털 쌍둥이의 개념을 인용하여 제품 수명 주기의 모든 부분을 관통하는 데이터 모델을 설명합니다. 일반적으로 디지털 페어링은 제품 설계에서 생산 라인 설계, 장비 제조업체의 기계 설계 및 공장 계획 일정, 최종 제조 실행 및 제품 빅 데이터에 이르기까지 일부 공장의 실제 운영 공간을 시뮬레이션하는 것입니다.

프랑스 소프트웨어 회사인 Dassault systemes 는 제품의 디지털 표현뿐만 아니라 디지털 이중 창작의 협력 검증에서도 3D 체험 플랫폼을 통해 디자이너와 고객 간의 상호 작용을 시도하고 있습니다.

독일 소프트웨어 회사인 SAP 는 Leonardo 플랫폼을 기반으로 디지털 세계에 완전한 디지털 쌍둥이를 구축했습니다. 제품 테스트 단계에서 장비의 작동 상태를 수집 및 분석하고 제품의 실제 성능을 얻은 다음 수요 설계 목표와 비교하여 제품 개발의 폐쇄 루프 시스템을 형성합니다.

간단히 말해, 산업 4.0 의 디지털 쌍둥이는 제조업에 물리적 공간과 가상 공간의 매핑 관계를 제공하고 물리적 세계와 디지털 가상 공간에서 물체의 궤적을 기록, 시뮬레이션 및 예측하는 과정을 제공합니다.

물리적 세계 및 디지털 사본

디지털 페어링: 스마트 시티 탄생 2.0

흥미롭게도 디지털 쌍둥이의 개념은 공업 4.0 의 제조업뿐만 아니라 스마트 시티 분야에서도 점점 더 빈번하게 나타나고 있다. ICT (정보, 통신 및 기술) 가 스마트 시티 개발의 주요 동력이 됨에 따라 이동통신, 인터넷, 클라우드 컴퓨팅, 센서, 인공지능 및 양자통신은 스마트 도시에서 널리 사용되고 있습니다. 글로벌 인식, 디지털 시뮬레이션, 심도 있는 학습 등 분야의 기술 발전이 곧 전환점 시대를 맞이하게 되면서 도시의 디지털 쌍둥이가 생겨났다.

중국 스마트 도시의 디지털 쌍둥이 발전은 아직 갈 길이 멀다. 디지털 쌍둥이는 센서에서 수집한 데이터와 정보에 크게 의존하지만, 여전히 도시 데이터의 글로벌 인식과 세밀한 규모의 역사적 다차원 데이터를 얻기는 어렵다. 물리적 물리적 물리적 공간의 데이터가 상세하지 않아 디지털 복제본이 직접 손실될 수 있습니다. 현재, 디지털 쌍거리 상상 속 모래상자 시스템 시뮬레이션 연기와 인공지능 결정의 기능에는 큰 차이가 있다.

스마트 시티 개발 및 건설에서 디지털 페어링의 핵심 가치는 물리적 세계와 디지털 세계 사이에 전방위적인 실시간 연결을 구축하여 라이프 사이클 전반에 걸쳐 운영 대상의 변화를 기록, 분석 및 예측할 수 있다는 것입니다. 스마트 시티의 디지털 쌍둥이는 네 단계로 나눌 수 있습니다.

도시 현황을 정확하고 포괄적이며 동적으로 그리는 이중 지위

역사 데이터에서 학습, 분석, 감별, 요약, 도시 운행 법칙을 찾는 학습 쌍둥이

인공 감독하에 서로 다른 환경 배경에서 발육 시나리오를 시뮬레이션하는 모의 쌍둥이.

마지막으로 실시간 데이터 액세스와 인공지능을 통해 자동으로 결정을 내리는 독립 쌍둥이.

센서, 5g, 에지 컴퓨팅 기술의 지속적인 발전에서 디지털 쌍둥이의 엄청난 잠재력도 볼 수 있어야 한다. 센서의 고밀도 배포와 고정밀 인식, 5g 및 에지 컴퓨팅의 실시간 구조화 된 컴퓨팅 피드백과 결합 된 도시 물리적 공간의 글로벌 인식 및 실시간 업데이트는 5g 시대의 정상적인 상태가 될 것입니다. 벽돌, 타일, 풀, 나무, 테이블, 의자, 사람, 차 모두 서로 다른 빈도로 자신의 위치와 상태 정보를 업데이트하여 진정한' 홀로그램' 가상 도시를 실현한다.

도시 데이터: 디지털 쌍둥이 DNA

스마트 시티 건설에서 디지털 쌍둥이의 핵심은 도시 물리적 공간에 완전히 매핑된 가상 (정보) 공간을 구축하는 것이다. 제조업 제품 주기 관리에서 공급업체가 전면적으로 파악한 제품 정보 데이터와는 달리, 도시는 물리적 공간과 프로세스가 다차원 방대한 양의 데이터를 지속적으로 생성하는 거대하고 복잡한 시스템으로, 데이터 수집, 처리, 운영, 저장 및 관리에 있어 도시의 디지털 쌍둥이에 대한 도전을 제기하고 있습니다.

최근 몇 년 동안, 데이터 중심의 도시 생태 사슬은 스마트 도시의 최상층 설계를 구축하여 * * 정보 공유를 중심으로 각 업계가 협력하는' 인식-응용-* * 정보 공유' 의 스마트 도시 모델을 형성했다. 한편, 빅데이터, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅, 사물인터넷 등 신흥 ICT 기술의 추진으로 다차원적인 대규모 도시 데이터가 점차 다른 방식으로 발굴되어 스마트 도시의 연구와 실천에 적용되고 있다.

전통적인 도시 통계의 전자화와 공간 시각화는 도시 빅 데이터 개발의 첫 걸음이다. GIS 플랫폼에 행정 영역 경계를 그리고 기존 연감 통계와 일치하는 기존 데이터를 디지털화하고 시각화하며 GIS 공간 분석 기능을 통해 공간 시각화 및 분석을 수행합니다.

Cityeye 의 전통적인 통계의 전자 및 공간 시각화

인터넷 빅 데이터의 응용은 도시가 실제로 빅 데이터 시대에 접어 들었음을 의미합니다. 인터넷 빅 데이터는 최근 몇 년 동안 도시 연구의 "사랑" 이되었습니다. 학계든 산업계든 인터넷 빅 데이터가 도시 개발에 가져올 수 있는 많은 가능성을 적극적으로 탐구하고 있다.

인터넷 빅 데이터의 가장 큰 장점은 기존 데이터의 하향식 데이터 수집 장벽을 깨고 도시의 모든 지리적 엔티티의 공간 위치 및 속성을 기록하는 POI (관심 지점) 데이터와 같은 세부적인 다차원 데이터를 상향식으로 제공한다는 것입니다. 화제의 열과 사용자 초상화를 반영하는 소셜 미디어 빅 데이터 인구 공간 분포 열지도 등을 실시간으로 보여줍니다.

스마트 도시가 도래함에 따라 센서 기술의 진보와 성숙은 도시 연구에 데이터를 얻을 수 있는 또 다른 방법을 제공한다.

도시에 다중 모듈 통합 센서를 설치하여 도시 환경, 사람, 차량 행동 등에 대한 실시간 인식과 수집을 세밀하게 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 도시 그리드 데이터 모니터링 스테이션은 다중 모듈 센서 네트워크를 사용하여 풍속, 풍향, 조명, 온도 및 습도, PM2.5 와 같은 사람의 교통 흐름과 환경 품질을 모니터링할 수 있습니다. 도시 그리드는 도시 공간을 세밀하게 인식하도록 설계된 사물인터넷 제품이며, 센서 기술이 도시 전역 인식, 데이터 수집, 심지어 도시의 미래 마이크로환경과 인차 행동을 예측하는 고전적인 사례이기도 하다. 왕붕팀은 칭화대 캠퍼스와 백탑사 커뮤니티에서 도시 그리드를 사용하여 모니터링과 데이터 수집을 여러 차례 실시하여 도시 환경과 인파 행동에 대한 심도 있는 분석을 진행했다.

도시 전력망 도시 전력망 데이터 모니터링 스테이션

LBS 데이터 (위치 기반 서비스 데이터) 는 운영자를 통해 사용자와 기지국 간의 끊임없는 신호 데이터를 수집하여 모바일 서비스 사용자가 비교적 정확한 실시간 공간 위치를 얻을 수 있습니다. 사용자 수가 많고 적용 범위가 넓기 때문에 도시 인구의 수와 공간 분포를 설명하는 "궁극적인" 데이터입니다.

우리는 우리 자신을 디지털화했다!

디지털 자아

디지털 쌍둥이가 제조업과 도시의 관리와 운영을 어떻게 뒤엎는지 감탄하면서 일부 학자들은 인간 개체의 디지털 쌍둥이를 만드는 방법을 탐구하기 시작했다.

칭화대 용이글팀 연구보조장 () 은 최근' 건축환경 inpi 이중행동연구에서 착용가능 카메라 적용' 이라는 제목의 정기 논문을 발표해 혁신적으로 착용가능 카메라를 이용해 개인행동과 도시공간감지에 대한 데이터 수집, 분석 및 시뮬레이션을 제안했다.

연구팀은 캠코더를 사용하여 착용자 앞에서 5 분마다 화면 데이터를 기록하고 인공인식, 컴퓨터 시각 분석, 색상 인식 분석 등을 통해 착용자의 개인적 행동 특성, 시간 할당, 경로 이전, 장소 사건 등을 분석했다. 착용식 카메라로 수집한 이미지 데이터에는 풍부한 개인 행동과 시공간정보가 담겨 있어 개인의 공간상의 행동 특징을 효과적으로 묘사할 수 있다는 연구결과가 나왔다.

디지털 "생활 일지"

큰 데이터가 도시 연구에서 광범위하게 적용되고 빠르게 발전함에 따라, 환경 형태 데이터 (예: 원격 감지, 거리 경관, POI 데이터) 및 다양한 인터넷 데이터 (예: 웨이보, 댓글, 휴대폰 신호 데이터) 를 기반으로 하는 대규모 집단 연구는 큰 데이터를 이용하여 도시 문제를 해석하기 위한 수많은 사례 참조를 제공하고 이론적 기반을 구축하고 있습니다. 그러나, 이러한 대규모 도시 물리적 공간이나 대규모 집단에 기반한 큰 데이터는 여전히 개인의 심도 분석과 연구 해독에 적용하기가 어렵다.

착용 가능한 카메라는 개인 데이터를 대규모로 수집할 수 있는 새로운 기회를 제공한다. 기록된 사진 데이터를 통해 개인 활동 정보를 디지털화하여' 디지털 자아' 의 전자 아카이브를 형성하여 기존 연구에서 개인 행동 데이터 수집이 연속적이지 않고 차원이 부족한 문제를 보완한다. 이것은 또한 도시 환경 데이터에서 개인의 행동 정보로의 변화 중 하나이다. 동시에, 개인 행동의 정보화는 연구 방법의 혁신과 신기술의 개입을 촉진하여 주관적인' 개체 인식' 에서 객관적인' 정량 연구' 로 나아갈 것이다.

디지털 쌍둥이의 관점에서 볼 때, 착용 가능한 카메라에 기록된 화면 데이터를 바탕으로 정리 및 분석을 통해 물리적 공간에서 개인의 행동 특성을 분리할 수 있으며, 개인의 이러한 행동 특징을 시간과 공간에 더 디지털화하여 가상 (정보) 공간에 디지털 쌍둥이를 구축할 수 있습니다. 동시에, 그림 데이터에 포함 된 많은 수의 물리적 공간에 의해 구축 된 환경 요소는 디지털화되어 가상 공간에 기록 될 수 있으므로 물리적 공간과 가상 공간에 개인과 환경 간의 상호 작용을 반영 할 수 있습니다.

기술의 급속한 발전은 사람들의 생활 방식뿐만 아니라 도시 운영의 모든 측면에도 큰 영향을 미쳤다. 신기술 의 빠른 발전 은 도시 연구 와 실천 에 새로운 기회 를 가져와 도시 계획 기술 과 도구 의 돌파 와 혁신 을 추진 했 다. 예를 들어, yinglong 이 제안한 데이터 향상 설계는 플래너가 다차원 도시 빅 데이터를 사용하여 도시를보다 포괄적이고 정확한 분석 및 계획 및 설계 대응을 할 수있게합니다.

이와 함께 정보 통신 기술 혁신을 통해 데이터 저장, 마이닝, 클라우드 컴퓨팅 및 시각화의 개선은 도시 연구에 새로운 시각을 제공합니다. 사람들의 사고방식은 전통적인 기계적 사고에서 빅 데이터 사유로 바뀌고, 인지 방식도 점차 경험과 현실의 결합으로 바뀌고 있다. 제 4 차 산업 혁명의 기술 혁신으로 도시 디지털 쌍둥이와 디지털 자아의 개념도 더욱 풍부한 내포를 갖게 될 것이다.

참조 데이터

[1] 왕붕: 미래 도시를 전망하고, 모든 것을 조작할 수 있다 | 지혜의 도시 시장 요약

[2] 왕 펭: 도시 데이터에서 스마트 도시까지

[3] 용, (20 19). (새로운) 도시 과학: 새로운 데이터, 방법 및 기술로 새로운 도시를 연구합니다. 풍경원림 최전방 7(2), 8-2 1.

[4] 장, 장지상,&용, 유. (20 19). 착용식 카메라는 건축 환경에서 개인의 행동 응용을 연구한다. 풍경원림의 최전선, 7(2), 22-37.