11月3日，腾讯数字生态大会智能教育专场在武汉举办。中国高等教育学会教育信息化分会常务理事、华中科技大学网络与信息化办公室主任王士贤出席本次会议，并发表《关于数字孪生校园的思考》主题演讲。
“十四五”期间，随着大数据、物联网、人工智能等新技术快速发展，高校将进入数字孪生校园建设新阶段。
王士贤提出，数字孪生校园是指运用物联网、大数据、人工智能、虚拟现实等信息技术，完整实现实体校园在虚拟世界的数字化表达，并为实体校园运行提供全场景式、沉浸式、交互式展现，与实体校园形成紧密闭环的运行与智能化决策的信息化生态系统。数字孪生校园是数字校园的深化和升级，传统数字校园虽然实现了数字化，但存在片面、割裂等问题，数字孪生校园更全面、更系统、更深入、更生动，是一个有机的整体。它也是智慧校园和智能校园的一种形态。
数字孪生校园的核心是数据，华中科技大学在“十三五”期间通过建设“十个一”工程，在人、空间、活动三个维度积累了丰富的数据，这些数据为将来建立数字孪生校园奠定了基础。
“数字孪生校园是通过信息技术，让实体校园和虚拟校园进行充分融合和交互，让系统更加人性化，更加智能，教育教学和科学研究的效能大幅提升，每个人的潜力都得到充分发挥!让信息化更好的造福教育、赋能教育，促进教育升级!”王士贤表示。
(中国高等教育学会教育信息化分会常务理事、华中科技大学网络与信息化办公室主任 王士贤)
以下为王士贤演讲全文：
各位同仁，大家好!
今天很荣幸有机会和大家分享我对数字孪生校园的一些思考。
数字孪生的概念来自于数字化制造行业，指的是贯穿于产品规划、设计、制造、优化全生命周期的数字化仿真。最早起源于1969年美国NASA的一个在轨装配技术。到了2011年，Grieves教授等给出了一个比较完整的定义：数字孪生是一种三维模型，包括实体产品、虚拟产品以及二者间的连接，能对物理产品进行数字化描述，并有效地管控产品全生命周期的数据信息，进而优化物理产品的运行维护，是实现虚拟及物理系统(Cyber Physical System，CPS)的核心关键。数字孪生是在设计与执行之间形成紧密的闭环。
那么什么是数字孪生校园?参考数字孪生的概念，我试着给出一个定义：数字孪生校园是指运用物联网、大数据、人工智能、虚拟现实等信息技术，完整实现实体校园在虚拟世界的数字化表达，并为实体校园运行提供全场景式、沉浸式、交互式展现，与实体校园形成紧密闭环的运行与智能化决策的信息化生态系统。它是一个信息化的生态系统，而不是一个简单的仿真系统。
高校的信息化经历过很多阶段，从电子校园、网络校园、数字校园、智慧校园到智能校园，那么数字孪生校园应该属于什么阶段呢?我认为它是数字校园的深化与升级，它比传统的数字校园更系统、更全面、更深入、更生动。原来的数字校园是片面的、割裂的，数字孪生校园是一个有机的整体。
根据数字孪生的模型，我对数字孪生校园能力进行了分析，它的能力包括五个方面：定义、展现、交互、服务和进化。首先是定义，也就是基础，包括数据、系统、平台、云计算等;展现包括可视化、BIM、AR和VR等;交互包括AI、沉浸式、智能机器人;服务包括融合、微服务架构，服务于人，也服务于系统;进化是指迭代和升级的能力。
数字孪生校园和数字孪生之间有什么区别?我将数字孪生校园分为三个纬度：人、空间和活动。数字孪生主要是空间，而在校园则要复杂得多，涉及到人、空间和活动。人，包括教师、学生、管理者、服务者、校友、家长、合作者等校园利益相关者;空间，包括校园的建筑物、构筑物、水、电、网络、交通、监控等;活动，包括教学、科研、学习、创新、创业、管理和服务等。
数字孪生校园的核心应该是数据，我们应该需要哪些数据呢?华中科技大学在“十三五”期间建设了“十个一”工程：全校一张网、基础一平台、网站一个群、数据一个库、集成一总线，上网一个号、信息一个站、消息一通道、校园一张卡、办事一张表。其中很多是和腾讯合作的，例如，信息一个站，包括了PC端和移动端的门户，300多个移动应用和流程全部都是在企业微信中实现的。通过建设大量的应用，我们积累了很多的数据，这些数据为将来建立数字孪生校园奠定了基础。
下面我从人、空间和活动三个维度展示我们已经积累的数据。
人，其中最重要的群体是学生，我们可以分析和展示学生的生源大洲分布、国家分布、国内省市分布，学生的性别、民族、院系、专业等相关的信息以及成绩、消费、奖学金、助学金、就业等数据，除了总体分析外，还为每个学生做了画像。通过建立学业预警模型，预测他下个学期可能哪门课程会挂科;利用学生的消费数据以及其他经济数据，通过建立经济困难指数模型，找出全校经济最困难的学生。当然对学生的大数据分析不是目的，目的是为了帮扶，把学业困难、经济困难、心理困难的学生找出来，对他们进行帮扶，帮助他们成长。在教师的数据方面，我们可以分析教师的学历结构、学位结构、职称分布、专业分布等，为了给老师们提供好服务，我们重点建设了“一张表”平台，解决了老师“填表多、填表繁”的问题，每年把教师的基本信息、教学、科研、社会等数据自动汇总，共有60多个数据子集、1000多个字段，通过“一张表”平台，老师们可以很方便分析自己的成绩是什么?短板是什么?学院也可以通过横向和纵向对比，分析学院的发展态势以及优势劣势。
在空间方面，我们绘制了校园的实景地图，把所有的建筑物进行数字化，细化到了每一栋楼的每一个房间，每一个房间的编号、面积、使用人、使用属性等，还对部分房间做了3D建模。对校园所有的AP进行定位，可以观察和分析AP的运行情况、覆盖情况;根据学校常住人口的数据做了人口的热力图;把学校的监控、消防设施在系统上也进行了标注，并且和监控系统联动;学校所有的乔木也进入了系统，可以查看每一棵树木的树龄、属性等信息。
活动，首先是IT活动，包括校园网用户星光图、网络安全态势感知图等网络数据;数据中心的运行情况及其配置、健康度、异常情况、应用繁忙情况;数据交换的数量、质量、异常情况等;统一身份认证系统的访问终端、来源、登录异常等数据;全校400多个网站的访问、内容更新、安全等数据;网上办事大厅300多项流程办理类型、办理时间、办理地点以及服务评价等;全校所有自助服务终端的位置、打印数量、所属部门、使用情况等数据。教学活动的数据主要包括教学运行中的今日课程数、上课学生人次数、授课教师数、教师使用情况等，课程平台的电子资源统计数据，学生的学习、创新创业、出国留学、就业等数据;超算平台展示的是教师使用超算平台计算的课题、提交的作业、取得科研成果情况等。
“十三五”期间，我们积累了大量的数据，那么我们如何去构建数字孪生校园呢?我觉得它有两个层次：第一个基本的层次就是，现实世界在虚拟世界的映射，这个是比较简单的，就是可视化。高级阶段应该做到：一是数据全贯通，不仅仅物联网数据，还要有业务数据和互联网数据，全量数据进行贯通;二是表现形式应该是交互式和沉浸式，包含人机对话、指挥控制功能，是学校的智慧大脑;第三它是智能化的，包括告警、关联、预测、学习、进化、迭代等功能。
在数字孪生校园构建方面，我们和腾讯公司一起利用RayData做了一些探索，在数字孪生校园平台中，从全球的视角，可以很方便分析查看学校生源的国际分布情况、国际科研合作、国际交流等情况;在国内视角，可以很方便的分析国内生源地、学生构成等信息;当进入到学校整体视角上，可以实时展示学校大门的车流量、人流量、异常车辆、异常人员信息等;校园内可看到监控内容、车辆交通信息、拥堵预警、超速车辆统计等等;打开每个建筑时，可以看到建筑的分层信息，教学楼的某个教室的上课画面、授课教师的能力分析,主要包括基本信息、教学能力、科研能力、所授课程的难度指数、学生评价等，他的课程教学效果如何?是否需要进行教学方法辅导?他发表论文情况如何?科研上是否遇到了瓶颈?是否需要帮助等等;可以看到在这个课堂上看到有哪些学生有学业困难、经济困难、心理困难，是否得到了帮扶?教师和学生在课堂上进行交互时，根据学生回答问题内容，向学生推荐相应的学习课程、论文、创业资讯、就业资讯等等信息。
总之，数字孪生校园是让校园的人、空间和活动通过信息技术进行了充分融合，更加人性化、智能化，教育教学和科学研究效能大幅提升，每个人的潜力都得到充分发挥!让信息技术更好地造福教育、赋能教育，促进教育升级!让我们共同期待这个美好的未来!
谢谢大家!
相关媒体报道请点击：
1. 中国青年网 http://d.youth.cn/xw360/202111/t20211104_13295112.htm
2. 环球网 https://yrd.huanqiu.com/article/45RiOGkKKg9
3. 中国网 http://science.china.com.cn/2021-11/04/content_41734989.htm
4. 中华网 https://tech.china.com/article/20211104/112021_915692.html
5. 中国日报 http://caijing.chinadaily.com.cn/a/202111/04/WS618372bea3107be4979f6829.html
6. 和讯网 http://tech.hexun.com/2021-11-04/204670626.html
7. 网易新闻 https://www.163.com/news/article/GNV2E9LO00019UD6.html
8. 中国教育在线 https://shandong.eol.cn/sdmb/202111/t20211105_2171825.shtml
9.中国教育网 http://www.chinaedunet.com/huodong/zxhd/2021/11/content_244285.shtml
10.未来网 http://news.k618.cn/finance/money/202111/t20211104_18216633.html
11.donews https://www.donews.com/news/detail/4/3179855.html
12.科技讯 https://www.kejixun.com/article/211104/540843.shtml
