数字孪生基础设施需求分析
- “基础设施”(infrastructure)
- 新型基础设施建设
“基础设施”(infrastructure)
一词最早于1875年在法文中出现,但该词汇由拉丁文构成,infrastructure分为infra(拉丁文含义为“下面”)和structure(拉丁文为structura,含义为“结构”)。1887年,英文才开始从法文中引入该词。维基百科介绍认为,20世纪40年代,在军事领域,北大西洋公约组织率先使用“基础设施”这个词汇,70年代该词汇开始在城市规划中使用。
为了搞清楚基础设施的历史和理论,美国国家科学基金会在2006年9月召开了三天的研讨会,主题为“基础设施的历史和理论:新科学网络基础设施的经验”,后来组织专家撰写了《认识基础设施:动力机制、冲突和设计》(Understanding Infrastructure: Dynamics, Tensions, and Design),统一了对基础设施的认识。美国国家科学基金会还专门设立了网络基础设施部门,以便持续对这种新型基础设施进行研究和应用。
从技术革命周期论来看,任何一种技术在发展初期都需要有良好的基础设施支持,其后才是该技术潜能的发挥,推动该技术产业持续发展,实现经济增长之目的。我国通过大力建设交通运输、市政工程及能源等传统基建,实现了过去几十年的高速发展,促使我国在2019年人均GDP超过1万美元,意味着我国进入了后工业化时代。
在当前情况下,后工业化时代将体现为新的数字经济发展特征,传统产业将与新一代数字技术高度融合,进入新的发展阶段。为了使新一代数字技术有用武之地,应该加强新型基础设施的建设,这主要体现为数字基础设施。对于数字孪生体的应用,则需要数字孪生基础设施,这将是数字孪生体产业快速发展的必要条件。
新型基础设施建设
基础设施在现代社会有多种含义,它既指为社会生产和居民生活提供公共服务的物质工程设施,也指一个组织或系统的底层基础和基本框架,或指军事应用目的的永久性工事。通常意义上的基础设施主要指第一种,它具有网络效应,能够带来多倍于投资额的社会总需求和国民收入,所以成为各个国家推进经济和产业发展的重要手段。
我国改革开放40多年来的快速发展,受益于逐步完善的基础设施建设,包括了传统基础设施和新型基础设施。改革开放初期,我国的传统基础设施非常匮乏,当时的建设重点放在解决交通运输、重大市政工程、能源、水利等关系经济发展的痛点问题上,事实证明,当时的决策是正确的。在全球经济和产业发生结构性改变的背景下,我国及时调整发展策略,推出了双循环的发展策略,同时加强新型基础设施的建设,助力我国数字经济的发展。
为了深入认识新型基础设施,对传统基础设施的内容做一个了解很有必要。2016年10月24日,国家发改委发布《传统基础设施领域实施政府和社会资本合作项目工作导则》,明确了七项传统基础设施,包括能源、交通运输、水利、环境保护、农业、林业以及重大市政工程等,如图1所示。随着我国过去几十年大力投入传统基础设施建设,现已进入了查漏补缺和维持修缮的阶段。
相关数据显示,部分发达地区已经拥有较完善的交通运输、能源、水利、市政工程等设施,其建设重点开始转向环境保护等内容。不过,即便是传统基础设施,如果能与新一代数字技术相结合,实际上也会改变人们对它的认识。例如,交通运输应用上5G、数字孪生体、人工智能等技术,可以承载智能汽车和车联网等应用,这完全是数字经济的范畴。
新型基础设施是对照传统基础设施来说的,国家发改委高技术司司长在2020年4月20日举办的新闻发布会上对该概念做了介绍,“新型基础设施是以新发展理念为引领,以技术创新为驱动,以信息网络为基础,面向高质量发展需要,提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。”新型基础设施包括信息基础设施、融合基础设施、创新基础设施三大类别,如图
对于新型基础设施来说,信息基础设施占据着主要位置,它不仅是基础设施,同时还是一个产业,对经济增长和产业发展具有直接贡献。按照国家发改委的文件说明,信息基础设施主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施,分为通信网络基础设施、新技术基础设施和算力基础设施。