编辑 | 鹿野
2021年2月，《国家综合立体交通网规划纲要》印发；当年8月，《关于科技创新驱动加快建设交通强国的意见》正式印发；12月，交通运输部公布我国数字交通“十四五”规划......逐渐完善的顶层设计以及不断进步的科技手段为交通强国建设注入了全新推动力，数字化在其中的作用日益凸显。数字孪生概念与交通领域需求深度契合。借助更加实时、可计算的数字孪生，有望实现对交通环境的精准感知、实时反馈和高效计算，进而破解人、车、路协同难，信息不对称，需求不确定等困扰交通领域多年的难题。是否能够借助实时孪生等技术工具，真正以数据驱动实现智慧交通，正在成为区分数字交通建设上、下半场的分割线。与此同时，实时孪生技术也正在向智慧城市、能源等应用领域延伸。“智慧交通是要提升城市道路交通的整体通行能力，寻找全局最优解。”中国工程院院士郭仁忠此前接受泰伯网采访时表示，过去一段时间，围绕城市路面交通的研究总体上是从局部入手的点上突破，难以从根本上、全局性解决交通问题。“从技术角度出发，以数字孪生城市建设为背景，基于全面感知的系统网络，有可能掌握整个城市的交通需求，计算城市交通网络承载能力。”从全球市场来看，数字孪生这一诞生了数十年的技术已经再度迎来春天。伴随数字孪生与DICT(数字、信息、通讯技术)领域的加速融合，数字孪生逐渐发展为一种基础性、普适性的技术体系。叠加产业数字化浪潮，数字孪生已经进入爆发前期。据预测，到2030年，数字孪生技术的应用将为城市规划、建设、运营节省成本达到2800亿美元。市场规模方面，2020年全球数字孪生市场规模为31亿美元，预计全球数字孪生市场将以58%的复合年增长率增长，到2026年将达到482亿美元。一方需求明确，一方技术逐渐完善，交通与数字孪生本应“一拍即合”。但是，数字孪生却并未能在交通领域“扎根”，其原因在于过去数年交通市场对数字孪生的误解——往往将数字孪生与可视化展示划上等号。腾讯智慧交通副总裁施雪松向泰伯网表示：“真正的数字孪生一定要更逼真、更鲜活、更容易被理解、更容易去表达和运行物理世界，才能有针对性的处理工业和交通场景中的特殊需求。这也是腾讯提出实时孪生概念的根本出发点。”在腾讯看来，数字孪生技术是智慧交通的底层技术支撑。真正的数字孪生应具备“实时”的特点，即实时数字孪生，不受物理空间和信息空间的限制，实现对真实世界的投射、假设、模拟以及预判。业界有专家指出，数字孪生实施路径分为“能看、能诊、能管、能优”四步走。其中，“能看”指复现物理世界中系统运行的过程；“能诊”指通过数据分析发现问题；“能管”指运用仿真手段推演系统可能的变化态势，并给出管理建议；“能优”指找到各种解决方案中的最优解。是否从“能看”跨越到“能诊、能管、能优”，将是决定数字孪生应用深度的关键。
为此，腾讯整合在云计算、物联网、大数据、AI、仿真、游戏技术等方面的优势和能力，推出真正具备“实时”“可计算”特性的实时孪生平台，打造了面向高速公路、自动驾驶、城市交通、港口等领域的数字孪生行业解决方案，助力交通智慧化、低碳化发展。对于交通这一典型的时空场景而言，在虚拟空间重现可计算的真实三维空间以及与现实世界相匹配的时间流动，是数字孪生下沉应用的基础。正如腾讯交通平台部总经理、自动驾驶总经理苏奎峰所言：“数字孪生需要实时感知，形成动、静结合，可计算的三维空间，才能做到真正的万物互联。”在静态场景中，腾讯整合高精地图、城市地图以及城市重点片区、枢纽的CIM、BIM、CAD等数据，综合运用卫星图像、无人机采集及高精地图采集车、点云、视频影像等多维建图技术，叠加自动化三维模型生成能力，快速构建语义化、可计算的三维空间，其数据精细程度可根据需求调整。同时，腾讯通过路侧感知设备、智能网联终端、自动驾驶车辆、位置大数据等实现全要素、全时空精准感知能力，将交通数据、车、人等具备时空属性的动态数据部署至可计算的实时数据库及三维空间中。值得注意的是，腾讯实时孪生技术实现了在保护隐私前提下的数据快速提取。在对车、人等个体信息精准识别时，可自动保留车型、速度等状态信息，对车牌、人脸等个性化信息不做提取。为了实现“实时”目标，腾讯一方面利用5G云化核心网、4G/5G混合应用以及C-V2X等先进通信网络，为物理空间中的传感设备向仿真空间传输数据的过程加速，实现整个孪生系统的低延时通信；一方面为云端数据流式计算、分布式计算和数据同步等过程加速，助力实现对高并发场景下海量数据的“实时”计算。目前，腾讯实时孪生端到端过程可缩短至百毫秒级别。在此基础上，腾讯进一步实现了交通流的可计算、可优化，让实时孪生突破了从“能看”到“能用”的壁障。云是实时孪生的重要基础设施，为其提供强大的计算资源，实现更多数据的融合、并行加速和实时处理，让未来单体化、个性化的孪生具备可能；数据驱动的动态实时孪生，则能够更好地跨越过去基于机理模型生成孪生世界的难点，通过数据积累实现孪生世界。游戏技术也是腾讯的重要能力之一，为实时孪生提供了强大的实时渲染能力，同时，腾讯积累的AI能力及大数据生成能力，也为实时孪生的构建以及智能决策提供了良好的技术基础。苏奎峰表示：“数字孪生实时可计算的核心，体现在建模分析和决策控制两个维度。”基于机理模型、数据驱动模型，数字孪生能够进行计算分析，进而实现实时仿真计算和自动化动态优化，辅助决策管控。同时，利用高保真云渲染能力和智能终端触达能力，能够帮助用户实现实时监控、系统交互操作和设备自动控制，形成服务闭环。在“实时”与“可计算”的加持下，实时孪生平台同时为交通管理者和驾驶人员开启了“上帝视角”。前者可以更全面地掌握交通信息，将交通管理从被动响应变成主动管控，后者则能轻松获取道路基础设施静态信息及运营动态信息，享受安全便捷出行体验。
大雾天道路数字孪生
施雪松以高速场景为例进一步解释：“实时孪生可以基于毫米波雷达等硬件对车道环境及车流、车辆信息进行全天候监测和计算，一旦遭遇大雾等特殊情况，监管者就可以通过车机、App、公众号等方式，将‘上帝视角’图像推送给车主，让车主能够通过实时孪生提供的引导信息安全避险，大大降低出现群死群伤的概率。”他感慨：“这看似是一个小的应用场景，但拯救的却是鲜活的生命。”毫无疑问，实时孪生平台是腾讯的一场全面技术革新。但对于客户和合作伙伴而言，腾讯希望能够以低代码、轻量化的开放平台，帮助政企以平稳的姿态实现数字化转型。施雪松表示：“腾讯不是为了孪生而做数字孪生，数字孪生只是政府、企业数字化底座建设中的最基础的部分。我们认为，最好的数字化转型是一个循序渐进的过程，而不是完全推倒重来。”传统IT信息化的转型模式，往往将转型作为“最终”目标，投入大、周期长、见效慢、变更运维难、对组织流程推倒重来的模式，使得政府、企业升级变得“伤筋动骨”，难以持续。但在腾讯看来，数字化底座的上线交付应该具备自动优化和生长能力，是产业数字化的开始而非终结。施雪松表示：“所有数字化基础设施的建设和投入都应该可以滚动使用、敏捷迭代，而不是建一个新的平台或系统，就要将旧的革命掉。腾讯技术能够兼容已有的组织流程及传感器等硬件设备，并尽可能使设备自动升级迭代。”因此，腾讯在交通领域延续了其“数字化助手”的定位，选择了一条“利旧”的路线，即结合监管部门或企业本身数字化转型的需求和投资计划，给出更高效的数字化解决方案。腾讯提供实时孪生的开放平台以及多用户的协作平台，支持手机、PC、大屏等多端云渲染。基于云、图、大数据、AI和5G核心能力，腾讯将孪生的基础能力开放给更多用户，开放平台为开发者提供所见即所得的配套开发调试工具，工具中调试好的业务API可以直接粘贴代码，以低代码的“拖拽”模式轻松实现行业开发。
开放平台提供29类共100多项交互功能，目前已经在多个项目中与公司内多个部门以及外部生态伙伴的产研合作，开发上线系统。功能经过多个项目磨合完善，具备被集成大量交付能力。联合合作伙伴，腾讯实时孪生在自动驾驶、智慧高速、港口、机场、城市管理、智能网联先导区、碳中和环境治理等场景中得到应用。其中，腾讯打造的自动驾驶数字孪生测试平台TAD Sim是业内首个由游戏技术和真实数据双擎驱动的虚拟仿真平台，可以实现高真实度、高精准度的三维场景仿真。目前平台已与多家头部车企、国家智能网联汽车（长沙）测试区、国家汽车质量监督检测中心（湖北）、公安部交通管理科学研究所、深圳坪山智能网联测试示范平台等检测机构达成合作，共同展开对智慧高速、开放城市道路等场景的交通实时数字孪生探索和建设。腾讯与江苏交控联合打造的数字孪生一体化平台，全面实现了物理场站、通行车辆、设施设备的实时数字孪生。通过对收费站过往收费数据的分析，平台可以对未来几天收费车道的高峰时段进行预测，运用孪生效果展示高峰车流量、车道开放数量、排队情况、过车种类、收费金额等全局信息，从而辅助管理者进行人员和车道的合理配置，助力收费站运营降本增效。从场景重现、实时映射到可分析、可计算，可干预、改造和升级真实世界，数字孪生仍需要在多领域技术应用研发、系统架构设计、综合服务能力提升等方面持续攻关，也面临着沟通协调难度大、标准制体系不完善等客观困难。目前，国际标准组织正在初步构建数字孪生术语体系，面向城市和工业等行业的数字孪生已有国际标准立项，腾讯也牵头编制了国际电信联盟（简称“ITU”）首个国际智能交通系统数字孪生标准“智能交通系统数字孪生需求和能力框架”（Requirements and capability framework of digital twin for intelligent transport system）。作为原生的数字化企业，腾讯正在扮演好“连接者”的角色，在生态建设方面持续发力。而实时孪生这一开放平台，正在成为腾讯深耕交通领域、赋能产业数字化升级的新支点。
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