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數(shù)字孿生下的AI技術(shù)廣泛應用鐵路運維、電網(wǎng)監(jiān)測、智慧城市等領域，國內(nèi)已有完整商業(yè)模式填補基礎設施智能運維范疇的市場空白。

目前“AI+大數(shù)據(jù)”已成為現(xiàn)實世界和信息世界互動與合作的有效技術(shù)途徑，未來有廣闊且持續(xù)增長的市場空間。

對于市場新進入者來說，需要較長時間技術(shù)研發(fā)和技術(shù)認可，因此行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘。

多方因素影響“AI+大數(shù)據(jù)”行業(yè)發(fā)展，對于技術(shù)提供商而言，這是機遇也是挑戰(zhàn)，積極探索創(chuàng)新商業(yè)模式，將有望獲得更多的商機和投資機會。 

2023年，隨著生成式人工智能迎來了爆炸式發(fā)展，許多行業(yè)已經(jīng)開始將人工智能技術(shù)運用在他們的產(chǎn)品和服務中。中國數(shù)字經(jīng)濟是指基于數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和信息技術(shù)所形成的經(jīng)濟系統(tǒng)。數(shù)字經(jīng)濟已成為推動中國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎，未來也將繼續(xù)保持高速發(fā)展態(tài)勢。

1）數(shù)字經(jīng)濟市場

據(jù)國際知名咨詢公司Gartner預測，到2025年，全球數(shù)字經(jīng)濟的規(guī)模將達到41萬億美金，占全球經(jīng)濟總量的24%。我國數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展也取得了顯著成效。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，2021年我國數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模達到45.5萬億元，位居世界第二，97個新興“數(shù)字職業(yè)”應運而生。

當我們講數(shù)字經(jīng)濟的時候，它所涵蓋的就不僅僅是數(shù)據(jù)，還包括人工智能、5G、通信以及計算等工作，這些都是數(shù)字技術(shù)的有機組成部分。也就是說，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展促進了數(shù)字經(jīng)濟的形成和發(fā)展。對于未來，行業(yè)更應該思考的是如何搶抓新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機遇。

2）孿生兄弟：人工智能與大數(shù)據(jù)

①人工智能

近年來，人工智能在國內(nèi)的發(fā)展被提上戰(zhàn)略高度。人工智能作為計算機科學的重要分支與前沿領域，目前已實現(xiàn)與多行業(yè)應用終端、系統(tǒng)及配套軟件的深度結(jié)合。通過構(gòu)建各種智能場景，人工智能技術(shù)為終端用戶提供個性化、精準化、智能化的服務，幫助簡化傳統(tǒng)環(huán)節(jié)流程、提升效率、并降低成本。

在國家政策大力支持、下游應用需求不斷提升及人工智能相關技術(shù)持續(xù)迭代等多重因素的驅(qū)動作用下，中國人工智能市場規(guī)模迅速增長。以服務商收入計的中國人工智能市場規(guī)模從2018年的861億元人民幣增長至2022年的3,450.5億元人民幣，2018年至2022年期間復合增長率達41.5%。

未來，以數(shù)字化城市建設為代表的人工智能終端應用領域有望進一步擴張，帶動人工智能市場持續(xù)快速發(fā)展。中國人工智能市場規(guī)模預計將從2023年的5,006.3億元人民幣增至2027年的15,065.6億元人民幣，2023至2027年期間仍將保持31.7%的高年復合增速。

②大數(shù)據(jù)

中國是數(shù)據(jù)資源大國，大力發(fā)展大數(shù)據(jù)技術(shù)的一大益處是將我國數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化為國家競爭優(yōu)勢，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)從規(guī)模、質(zhì)量和應用水平的全方位增長，發(fā)掘并釋放數(shù)據(jù)資源的潛在效能，使中國在國際競爭格局中處于有利地位。

2020年，國務院發(fā)布相關文件，將數(shù)據(jù)與土地、勞動力、資本、技術(shù)等傳統(tǒng)要素并列為生產(chǎn)要素，無疑更進一步凸顯了數(shù)據(jù)這一新型、數(shù)字化生產(chǎn)要素的重要性。

大數(shù)據(jù)行業(yè)作為中國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要驅(qū)動力，近年來市場規(guī)模顯著提升，中國大數(shù)據(jù)市場規(guī)模增速高于全球整體市場規(guī)模增速。2022年，以服務商收入計的中國大數(shù)據(jù)市場規(guī)模達到1,009.4億元人民幣，2018年至2022年期間年復合增長率達17.8%。

伴隨著政府部門和大型企業(yè)對于數(shù)據(jù)價值重視程度的提高，以及大數(shù)據(jù)軟硬件及服務采購預算的增加，中國大數(shù)據(jù)市場將在未來五年繼續(xù)保持較高增長態(tài)勢。

密歇根大學的Michael Grieves教授在2003年首次提出了數(shù)字孿生的概念。它也被稱為數(shù)字鏡像和數(shù)字映射，是一個物理對物理世界或數(shù)字表達的系統(tǒng)。而數(shù)字孿生中的人工智能是一個普遍適用的理論和技術(shù)體系，廣泛應用于如軌交運維、電網(wǎng)監(jiān)測、智慧城市、航空航天等領域。 

1）軌交運維 

作為綜合交通運輸體系的骨干，鐵路是建設現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的重要支撐。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和機器視覺等技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，基于人工智能和機器視覺及數(shù)字孿生的智能化鐵路運維監(jiān)測解決方案市場發(fā)展迅速。 

AI及大數(shù)據(jù)的綜合應用，可以對機器監(jiān)測設備收集到的海量、高頻的監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像和視頻等信息進行進一步的分類、比對、篩選和分析，通過人工智能的深度學習，快速分析識別出海量監(jiān)測信息當中供電系統(tǒng)的具體部位以及周圍環(huán)境所存在的問題或者潛在風險，協(xié)助鐵路運維快速響應和制定維修方案，避免可能造成的鐵路運行故障或者事故。 

國內(nèi)企業(yè)例如諾比侃通過4C缺陷智能識別系統(tǒng)、4C精密檢測小車、高精度鐵路專用GIS地圖等途徑，可實現(xiàn)“邊檢邊修”的創(chuàng)新性作業(yè)模式，將填補國內(nèi)軌道交通行業(yè)工務基礎設施智能運維范疇的市場空白。其研發(fā)的高精度RGIS地圖，實現(xiàn)了厘米級精準標記，目前已成為鐵路數(shù)字化建設的關鍵底層技術(shù)之一，已覆蓋全國1/8的鐵路運營里程。 

同時，基于AI及大數(shù)據(jù)的智能化運維解決方案相較傳統(tǒng)設備檢測結(jié)合人工識別的方式，具有效率高、速度快、24小時不間斷工作等優(yōu)勢。 

目前全國鐵路固定資產(chǎn)投資8000億。在高鐵方面，到2025年對50萬人口以上城市覆蓋率達到95%以上；在綜合交通運輸發(fā)展的鐵路主要指標方面，鐵路營業(yè)里程將發(fā)展為16.5萬公里；其中高速鐵路營業(yè)里程為5萬公里。后端運維市場的需求將逐年提升。 

城市軌交方面，城軌包括地鐵、城際和市域鐵路，截至今年上半年，中國內(nèi)地累計57個城市開通城軌交通，總營運里程為10566.55公里。根據(jù)各城市規(guī)劃，2035年我國城軌總營運里程將超3萬公里，具有可觀增量空間。 

當前鐵路、城軌智能檢測及運維滲透率較低，經(jīng)測算，城軌側(cè)滲透率為20%-30%。而我國軌道交通行業(yè)已逐步進入建設與運營維護并重階段，接觸網(wǎng)、軌道及車輛分別作為軌道交通最重要的基礎設施與移動裝備，直接關系到軌道交通運營安全，隨著智能鐵路的推廣，對軌道交通行業(yè)牽引供電、工務工程、車輛工程檢測監(jiān)測及智能運維信息管理系統(tǒng)的需求也將快速增長。 

近年來，我國鐵路行業(yè)充分把握人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展所帶來的機遇，重點推進鐵路科技創(chuàng)新，在相關政策的支持與引導下取得歷史性成就，國際影響力逐步提升，總體技術(shù)水平進入世界先進行列，部分領域達到世界領先水平。 

2）電網(wǎng)監(jiān)測 

AI及數(shù)字孿生在電網(wǎng)領域應用主要包括平臺構(gòu)建、電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測評估、智能運維、電網(wǎng)緊急控制等方面，涉及數(shù)據(jù)集成、計算分析、知識圖譜、深度強化學習、圖像識別等具體技術(shù)。 

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)集成、計算分析、實踐應用的整體框架，電力大數(shù)據(jù)平臺得以構(gòu)建，整合不同技術(shù)模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)資源調(diào)配、節(jié)能減排的目標。與此同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)能幫助加強智慧電網(wǎng)與其他行業(yè)之間的聯(lián)系，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。 

由于電網(wǎng)系統(tǒng)過于精密且龐大，對電網(wǎng)運行狀態(tài)、故障診斷、健康情況的評估尤其重要。國內(nèi)企業(yè)中，諾比侃已能熟練運用深度強化學習和傳統(tǒng)圖像處理技術(shù)相結(jié)合的手段，實現(xiàn)巡檢圖像智能理解，實現(xiàn)線路和變電站設備識別、缺陷檢測等，提升智能電網(wǎng)安全性能。同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)能快速監(jiān)測并處理所有數(shù)據(jù)，及時分析、整理、獲取這些數(shù)據(jù)的核心價值，優(yōu)化處理數(shù)據(jù)，提前監(jiān)測到故障點，消除安全隱患。 

智慧電網(wǎng)建設一直以來是國家和電網(wǎng)企業(yè)關注的重點。以投資額計，中國智慧電網(wǎng)（不含發(fā)電端）的規(guī)模從2022年約830億元預計將增長至2027年1,021億元，年復合增長率為4.2%。其中，與智慧電網(wǎng)軟件部分相關的投資額預計將從2022年277億元人民幣增長至2027年近420億元人民幣。在線監(jiān)測、在線分析、運行評估，以及信息網(wǎng)絡安全、信息網(wǎng)絡預測和業(yè)務應用層面的產(chǎn)生軟件需求，將推動該市場的持續(xù)增長。

3）智慧城市 

隨著智能化、數(shù)字化的不斷發(fā)展，城市管理者也越來越意識到數(shù)字孿生在智慧城市中的重要應用，將這一概念應用于城市交通領域，無疑是智慧城市建設的福音。 

城市功能區(qū)管理的首要目標是限制或規(guī)范土地的合理利用，為城市區(qū)域的高效利用奠定基礎。城市規(guī)劃的主要依據(jù)包括區(qū)域?qū)Y源環(huán)境的承載能力、現(xiàn)有區(qū)域發(fā)展的密度數(shù)據(jù)、未來區(qū)域增長可能性等相關指標。借助GIS技術(shù)，建筑師可以更好地優(yōu)化城市場所的功能位置。 

其中，智慧交通是利用視頻監(jiān)控、融合毫米波雷達、機動車、非機動車、行人等交通要素的全息感知，實現(xiàn)數(shù)字空間中真實交通系統(tǒng)地圖模型的構(gòu)建。通過實時分析和跟蹤，可有效解決交通資源浪費、信號系統(tǒng)功能剛性、交通事故變幻莫測、交通問題快速響應等問題。 

經(jīng)過十幾年的發(fā)展，國內(nèi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模越建越大，前端采集設備種類形態(tài)也愈加多樣，產(chǎn)生海量、多維的數(shù)據(jù)（過車數(shù)據(jù)、人臉數(shù)據(jù)等），視頻監(jiān)控的智能化已成為行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，智慧城市建設中的智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)σ曨l中的異常行為進行實時提取和篩選，并及時發(fā)出預警，徹底改變了傳統(tǒng)監(jiān)控只能“監(jiān)”不能“控”的被動狀態(tài)。

4）航空航天 

當前，基于數(shù)字孿生的三維實時可視化技術(shù)在航空航天領域也發(fā)揮了關鍵性作用。該技術(shù)可通過飛船上的傳感器數(shù)據(jù)，構(gòu)建飛船的虛擬數(shù)字模型，實時精準呈現(xiàn)飛船運行軌道、位置、姿態(tài)以及載荷等信息。 

衛(wèi)星繞軌飛行可視化模型，素材來源：圖撲軟件 

此外，該項技術(shù)還能夠提供覆蓋地面、太空、觀測站、飛行器的逼真空間環(huán)境和實時任務狀態(tài)，為地面測控人員的精準控制和決策提供高效直觀的數(shù)據(jù)支撐，為任務的圓滿成功起到關鍵作用。 

例如，在神舟十六號載人飛行任務中，航天器的物理實體、可視化模型和相關的計算機系統(tǒng)，以及持續(xù)通暢的通信數(shù)據(jù)流構(gòu)成了一套完整的數(shù)字孿生系統(tǒng)。 

5）其他領域 

當前，“AI+數(shù)字孿生”不僅是理論研究的熱點，也具備深刻長遠的應用前景，其在智慧城市和智能制造領域的應用已與生產(chǎn)生活息息相關。在解決了軟件平臺問題后，“AI+數(shù)字孿生”將在現(xiàn)實生活中有更多應用。比如，數(shù)字孿生車間是一種未來車間運行新模式，對實現(xiàn)工業(yè)4.0、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、“互聯(lián)網(wǎng)+制造”、面向服務的制造等先進制造模式具有重大的潛在推動作用。 

1）政策助推人工智能及數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展

近年來，我國不斷推行AI與大數(shù)據(jù)科技創(chuàng)新相關政策，助力鐵路監(jiān)測運維以及電網(wǎng)的智能化發(fā)展及規(guī)范化應用。例如，國務院印發(fā)的《“十四五”鐵路科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出大力推進北斗衛(wèi)星導航、5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、數(shù)字孿生等前沿技術(shù)與鐵路技術(shù)裝備、工程建造、運輸服務等領域的深度融合等等。下表列舉了近年來我國基礎設施中有關人工智能和大數(shù)據(jù)的主要政策。

2）關鍵技術(shù)壁壘

電網(wǎng)雙碳綠色能源中心領域及鐵路接觸網(wǎng)領域的人工智能和大數(shù)據(jù)行業(yè)涉及包括光學、電子學、人工智能、自動化、數(shù)學建模等多學科知識的融會貫通，涉及大量產(chǎn)品研發(fā)工作。為了研發(fā)智能的檢測監(jiān)測系統(tǒng)，需要通過前端無人機、固定式相機、陸地巡檢機器人、衛(wèi)星等設備，搭建物聯(lián)網(wǎng)，采集大量視頻、文本等信息，信息經(jīng)過預處理后用于訓練模型參數(shù)，使得系統(tǒng)能夠?qū)W會機器視覺，即實現(xiàn)目標檢測、圖像分割、識別分類，以及視覺生成數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，以供管理者使用。

目前行業(yè)頭部公司如諾比侃等，通過歷史項目，已經(jīng)訓練得到較好效果的故障排查及預案、圖像算法及可視化模型，此外擁有需求對接、軟硬件集成和解決方案應用落地的經(jīng)驗，對于市場新進入者來說，需要較長時間和大量資源開展技術(shù)研發(fā)工作和通過相關機構(gòu)的資質(zhì)認證和技術(shù)認可，因此行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘。

3）挑戰(zhàn)

①數(shù)據(jù)安全成大風險

數(shù)據(jù)安全問題是“AI+大數(shù)據(jù)”行業(yè)面臨的一個重要的挑戰(zhàn)。由于智慧城市、智慧軌交等涉及大量物聯(lián)裝備，這些設備會將涉及城市的公共安全、醫(yī)療保健、教育、交通等各個方面在互聯(lián)網(wǎng)上實時大量傳輸。盡管這些數(shù)據(jù)有助于提高市政部門的效率，但也存在著不容忽視的嚴重安全風險。一旦數(shù)據(jù)被非法獲取或泄露，可能會給社會帶來極大的危害。

因此，智慧城市等智能互聯(lián)項目必須加強數(shù)據(jù)安全保障機制，防止數(shù)據(jù)泄露和非法訪問。同時，其數(shù)據(jù)安全還涉及公民個人隱私，包括個人身份信息、位置信息、交通數(shù)據(jù)、社交媒體數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)的處理必須遵守相關的隱私法規(guī)和道德準則，并且還應保證公眾對其數(shù)據(jù)處理方式的透明度，以便人們了解他們的數(shù)據(jù)將被如何使用和共享。

②政企協(xié)同機制尚不健全

以智慧城市建設為例，其建設過程涉及政府、企業(yè)和公眾等多類利益主體，在智慧城市建設過程中，如何平衡各方利益，協(xié)調(diào)政府和企業(yè)之間的關系非常關鍵。同時，數(shù)據(jù)共享對于使某些操作、服務和數(shù)據(jù)檢查運行更順暢至關重要，而由于公共部門和私營部門在技術(shù)、管理和經(jīng)驗等方面存在差異，在兩者間實現(xiàn)良好的信息流動成為亟待思考的又一重大命題。

政府部門通常具有較強的行政管理能力和公共服務意識，但在技術(shù)方面可能相對薄弱；而私營部門則通常具有更先進的技術(shù)和管理能力，但可能缺乏公共服務意識。如何整合兩個部門的優(yōu)勢，發(fā)揮各自的作用，共同制定數(shù)據(jù)共享的標準機制和技術(shù)體系，平衡各方利益，確保數(shù)據(jù)共享的安全和有效性，才能推進行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

4）機遇

①新基建發(fā)展帶來外部驅(qū)動力

新基建是指以數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化技術(shù)為核心的基礎設施建設，包括5G網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計算等，新基建的推進正為“AI+數(shù)字”行業(yè)發(fā)展提供了強有力的基礎設施支持。例如，智慧城市需要部署大量的傳感器、攝像頭、智能終端等物聯(lián)設備來收集和處理各類數(shù)據(jù)，這些設備需要具備高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，同時需要滿足多樣化的場景需求，這對基礎設施提出了更高的要求。

新基建驅(qū)動各種智慧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其設備的應用可以為城市的交通、醫(yī)療、安防、環(huán)保等方面提供更加高效、智能和便捷的解決方案，從而為多方主體協(xié)同聯(lián)動合作提供物質(zhì)基礎，以信息流帶動物資流、技術(shù)流、資金流，改變著整個社會和經(jīng)濟運行模式，驅(qū)動智能城市產(chǎn)業(yè)的發(fā)展升級。

②技術(shù)進步驅(qū)動行業(yè)進步

技術(shù)進步對“AI+數(shù)字”行業(yè)發(fā)展起到了至關重要的促進作用。以邊緣計算為例，邊緣計算是一種新興的計算模式，能夠為智慧網(wǎng)絡建設提供高效的網(wǎng)絡計算體系架構(gòu)，提供高效低時延的近端用戶服務。許多控制將通過本地設備實現(xiàn)，而無需交由云端；處理過程也將在本地邊緣計算層完成，這樣可以減輕中心服務器的負擔，縮短數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間，提高數(shù)據(jù)的處理效率。

同時，隱私保護和數(shù)據(jù)安全方面，邊緣計算能夠提供強有力的支持，將安全管理任務轉(zhuǎn)移到性能更強大的邊緣設備上，從而避免低性能的終端設備無法支持端到端的安全需求而造成的數(shù)據(jù)安全管理隱患。

③城鎮(zhèn)化深入推動智慧城市延伸至“下沉市場”

隨著城鎮(zhèn)化的不斷深入，我國城市化進程加速，2022年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于推進以縣城為重要載體的城鎮(zhèn)化建設的意見》，各地政府均相繼提出了相應的實施方案。智慧城市作為我國城市建設的必然趨勢，雖然已在國家級城市群中的建設中取得了一定的進展，但是在三四線城市中的普及程度仍然有待提高，區(qū)縣級市場的巨大潛力正待技術(shù)提供商深入挖掘，未來的發(fā)展前景廣闊。

智慧城市建設推廣至區(qū)縣級，將為區(qū)縣級城市提供更便捷、高效的服務和管理手段，實現(xiàn)城市化建設和智慧化應用場景需求的有機結(jié)合。對于技術(shù)提供商而言，積極研發(fā)智慧城市建設相關技術(shù)、服務和解決方案，探索創(chuàng)新商業(yè)模式，將有望獲得更多的商機和投資機會。 

依托新基建的熱潮，大量普及、升級的新型基礎設施能最大化人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應用場景與發(fā)展?jié)撃堋?隨著新型基礎設施服務的產(chǎn)業(yè)越來越多，數(shù)字資源不斷集聚，“AI+大數(shù)據(jù)”行業(yè)產(chǎn)生巨大的外部效應，更大程度釋放新的需求。 

但不可忽視的是，盡管在互聯(lián)網(wǎng)等新興領域的應用已經(jīng)相當成熟，但人工智能、大數(shù)據(jù)在傳統(tǒng)鐵路行業(yè)的應用研究尚屬起步階段。在大量產(chǎn)業(yè)政策的充分引導下，鐵路行業(yè)積極探索數(shù)字化發(fā)展道路，積極推進科技創(chuàng)新建設，產(chǎn)生大量新興技術(shù)需求，為人工智能和大數(shù)據(jù)相關企業(yè)提供廣闊市場空間。但與此同時，鐵路行業(yè)的整體智能化水平的不足以及戰(zhàn)略規(guī)劃的缺乏，也給人工智能與大數(shù)據(jù)在鐵路行業(yè)中的運用提出了挑戰(zhàn)。

能肯定的是，未來通過數(shù)字化賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建數(shù)字經(jīng)濟體系和新基建，可以進一步促進數(shù)字經(jīng)濟的普及和快速發(fā)展，并將為社會經(jīng)濟發(fā)展帶來無限的可能。

本文來自微信公眾號“萬創(chuàng)投行”（ID:wanchuangtouhang），作者：萬創(chuàng)研究院，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。