一、前言

隨著城市化(Urbanization)速度的快速成長，城市在滿足人口的住房、基礎設施、交通與能源需求方面面臨極大挑戰，亟需尋求新的想法與解方以因應相關議題。而城市轉型(Urban transformation)與永續發展的目的是為能使人類與自然世代共榮，因此，城市發展重點必須從創造建築與環境轉為改善城市建設環境。另此世代人類亦面臨邁向淨零排放(Achieving net zero)、氣候韌性(Climate resilience)、循環經濟(Circular economy)等系統性的重大挑戰，故城市需要以城市系統為基礎(Systems-based)的解決方案，促使人們能理解與管理城市轉型以實現共生共榮的目標。

另一方面，城市永續發展目標的實現需仰賴數位技術的創新與賦能，同時也需要政策支援與機制變革。數位分身城市是相對較新的概念，為改善城市規劃與建設的工具，可結合創新的數位技術與新的運作模式。透過真實與虛擬環境的精確映射、虛實整合與互動，數位分身技術將促進城市生產更安全且高效、城市生活更便利且具包容性、城市生態環境更低碳永續。為此，世界經濟論壇(WEF)發布數位分身城市之架構與全球案例報告(Digital Twin Cities: Framework and Global Practices)，從數位分身城市的概念、價值、關鍵要素等進行分析，進而提出建構數位分身以因應各項挑戰的想法與建議。

二、數位分身城市的架構

城市逐漸成為經濟社會快速發展的核心驅動力及創新中心，同時也面臨經濟復甦乏力、減碳目標、緊急防災、醫療服務與老人照護需求激增等日益嚴峻的挑戰。隨著第四次工業革命的發展，以數位技術為關鍵驅動力，以資料為核心生產工具的城市發展與轉型之路越漸清晰，而數位分身技術正成為實體世界與數位世界之間的橋樑，城市用以重塑與優化城市的規劃、運作、治理及服務模式。有鑑於此，該報告提出數位分身城市的四項技術特徵、三大願景及九大關鍵要素(如圖一)概述如下。

(一) 數位分身城市之四項技術特徵
數位分身城市之目標為透過模擬、監測、診斷、預測與控制，解決城市規劃、設計、建設、管理與服務的複雜性及不確定性；建立城市實體維度與數位維度之間同步運行與互動。數位分身城市具有實體城市與數位城市的準確映射(Accurate mapping)、數位城市的分析與洞察(Analysis and insights)、數位城市與實體城市之間的虛實互動(Virtual-real interaction)、從數位城市到實體城市洞察的智慧干預(Intelligent intervention)等四項技術特徵。

(二) 數位分身城市之三大願景
(1) 更密集且高效的城市生產與運作：利用數位分身技術對人流、物流、能源流、資訊流等複雜情境進行智慧分析，例如優化城市空間佈局、緩解複雜路口交通擁堵、模擬演練對自然災害的應對、科學制定應急疏散方案等，以降低治理成本並提高國民的生活品質。
(2) 宜居且便利的城市生活空間：數位分身技術用於監控城市組成部分的效能、預測故障、規避風險，以及確保居民的安全。例如在數位分身城市中，居民可即時查看城市交通擁堵情形，從而調整其旅遊計畫；亦可透過虛實互動提供醫療及教育等公共服務。
(3) 永續的城市生態環境：數位分身城市可協助城市管理者與專家評估與優化生態特徵，例如透過掌握熱島效應(Island effect)、環境汙染、氣候變遷等現況，對各項碳排放政策進行診斷，從而選擇最佳的解決方案，促進能源設施高效維運與碳軌跡追蹤，有利於城市實現碳中和之目標。

(三) 數位分身城市之九大關鍵要素
該報告結合全球數位分身研究觀點與數位分身城市的實踐案例，提出數位分身城市之建設涵蓋九大要素，包括為數位分身城市提供內部動力與數位基礎的基礎設施、資料資源、平台能力、應用情境四大內部要素，以及提供支援的策略與機制、利益相關者、資金與商業模式、標準與評估、網路安全等五大外部要素，各元素的內容簡述如下。
(1) 基礎設施：資訊基礎設施為數位分身城市的資料庫。物聯網感測設施及城市物聯網平台是傳感城市(Sensing city)的運作觸角，為遠端控制城市構件提供起點。如5G網路等網路設施、多層資料儲存中心、高效能運算與人工智慧運算等先進運算設施可為數位分身提供可靠的資料處理。
(2) 資料資源：全時與全量的資料資源是城市數位分身的關鍵構件。數位分身城市之建設促進政府與產業資料的整合，以及城市時空資料(Spatio-temporal data)的開放取用，如建築物與道路等基礎設施相關資料，以及即時蒐集的物聯網感測資料等，為城市有序發展提供資料支援，為市民提供便利的服務。
(3) 平台能力：數位分身城市之建設需要城市平台支援，為數位分身城市提供統一對話介面、操作系統與開發環境。城市平台可作為核心樞紐，向下連接各種基礎設施，聚集城市運作與構件的多源資料；向上為各類應用開發提供低成本、可存取的平台，有效降低政府與企業的成本。
(4) 應用情境：數位分身城市已被廣泛應用在城市生產、生活與生態等，如透過數位分身可模擬光影強度，使城市照明得以優化，達到安全要求與節能目標，有助於城市低碳轉型與宜居。
(5) 策略與機制：透過策略與機制的制定，優化數位分身城市的政策環境，促成數位分身規範、有序與健康發展，如美國、英國與德國等已陸續推出數位分身技術的研究、建設與應用之國家政策。
(6) 利益相關者：為數位分身城市的重要設計者、建設者及使用者，如地方政府、ICT服務供應商、市民、監管機構、房地產開發商等。
(7) 資金與商業模式：為優化數位分身城市的資源配置及建設運作，主要由政府出資建設公共基礎設施，企業建構虛擬城市，以利用虛擬城市進行預測與決策，為地區人民提供服務。
(8) 標準與評估：為數位分身城市建設遵循的標準，也是運作評估的重要參考，如數位分身受到國際標準化組織(ISO)的關注。
(9) 網路安全：數位分身城市的建設涵蓋雲端運算、網際網路及設備等技術生態系統，隨資料整合及用戶規模增長，更加突顯網路安全的重要性。

三、數位分身城市的挑戰

數位分身城市之建設仍面臨諸多挑戰，例如產業與社會對數位分身城市的價值認知不一，資料使用的增加亦加深數位安全與隱私保護的風險，且跨領域的人力資源與產業知識資源不足，創新商業模式仍有待開發。而科技以人為本，且數位分身城市的最終目標是為促進社會平等與包容；保護個人權利與促進城市轉型的商業力量；讓城市更宜居；建構人類、城市與自然之間的和諧等等。因此，透過互聯的數位分身之社會技術變革(Socio-technical change)計畫將可為人類、社會與自然帶來更好的發展途徑。

四、小結

數位分身技術是一種新的思維方式與先進科技力量，可用於改善城市的公共服務與管理，利於政府提供更便利且高效的服務。為使數位分身城市更有效發展，亟需政府與企業等利益相關者共同推動，如政府應協調與整合各項政策及城市各種需求，激發國民與組織的創新動力；依需求設計更多跨產業的數位分身情境以掌握供需；建構分級分類的分身資料系統以確保分散式安全(Distributed security)與個人隱私保護；建構協同創新的跨領域人才。企業則應降低中小企業參與數位分身城市應用場域的門檻；在數位分身領域打造獨特優勢，創造融合各方優勢的創新生態系統；聚焦產業實施標準以形成互利互惠的標準化合作夥伴關係；將數位分身城市從對政府市場擴展到對企業與客戶市場。