中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 數(shù)字技術(shù)應用是創(chuàng)新傳統(tǒng)發(fā)展模式、實現(xiàn)生產(chǎn)力躍遷的核心動力，創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一生產(chǎn)力。2019年9月，習近平總書記在深入推動黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展座談會上強調(diào)：“共同抓好大保護、協(xié)同推進大治理、著力加強生態(tài)保護治理、保障黃河長治久安、促進全流域高質(zhì)量發(fā)展”。創(chuàng)新發(fā)展是黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展的根本動力，現(xiàn)階段，黃河流域仍存在科技創(chuàng)新驅(qū)動不強，經(jīng)濟增長資源依賴明顯，創(chuàng)新發(fā)展動力不足的難題。2023年2月，《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》明確提出：“運用數(shù)字技術(shù)推動山水林田湖草沙一體化保護和系統(tǒng)治理，完善自然資源三維立體‘一張圖’和國土空間基礎信息平臺，構(gòu)建以數(shù)字孿生流域為核心的智慧水利體系。”“數(shù)字黃河”“智慧水利”“孿生流域”建設標志著黃河治理進入數(shù)字化時代，數(shù)字技術(shù)賦能黃河流域創(chuàng)新發(fā)展急需發(fā)揮數(shù)據(jù)作為新生產(chǎn)要素的乘數(shù)效應，以數(shù)據(jù)流引領技術(shù)流、資金流、人才流，發(fā)揮數(shù)字技術(shù)的動力變革作用。

創(chuàng)新是一個復雜的社會系統(tǒng)工程，涉及經(jīng)濟社會的各個領域，創(chuàng)新發(fā)展要貫穿經(jīng)濟、社會、生態(tài)多個方面。已有研究多將數(shù)字技術(shù)視為“社會技術(shù)系統(tǒng)”的一部分，探究社會子系統(tǒng)中的要素如制度環(huán)境、社會規(guī)制對數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新的影響，主要面向其經(jīng)濟價值實現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)賦能社會、生態(tài)等價值目標實現(xiàn)亟需引起學界重視。黃河流域智慧水利體系建設為數(shù)字技術(shù)賦能創(chuàng)新發(fā)展提供了現(xiàn)實情境，黃河上中游地區(qū)經(jīng)濟、社會、生態(tài)的發(fā)展是新時代推動西部大開發(fā)戰(zhàn)略的現(xiàn)實需求。抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇，基于“數(shù)字孿生黃河”建設案例深入探討數(shù)字技術(shù)賦能黃河及其流域開發(fā)與保護的數(shù)字生態(tài)文明建設，凝練數(shù)字技術(shù)賦能“經(jīng)濟—社會—生態(tài)”協(xié)調(diào)發(fā)展的中國方案，具有重要的理論和現(xiàn)實價值。面向黃河流域創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)實需求，從數(shù)字技術(shù)推動實現(xiàn)黃河“經(jīng)濟—社會—生態(tài)”發(fā)展目標出發(fā)，本研究總結(jié)了數(shù)字技術(shù)應用在黃河治理中從“數(shù)字黃河”到“數(shù)字孿生黃河”階段的支撐作用，揭示數(shù)字孿生技術(shù)賦能黃河及其流域創(chuàng)新發(fā)展目標的作用機理與成功關鍵。面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型的機遇，發(fā)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)賦能黃河經(jīng)濟社會生態(tài)發(fā)展模式和治理模式重構(gòu)的關鍵因素，為數(shù)字技術(shù)在發(fā)揮黃河治理等重大環(huán)境問題和復雜治理中的有效性和創(chuàng)新性提供政策建議。

數(shù)字技術(shù)賦能黃河發(fā)展的歷程

過去的20余年，黃河的數(shù)字治理經(jīng)歷了從“數(shù)字黃河”到“數(shù)字孿生黃河”的發(fā)展歷程（圖1）。“數(shù)字黃河”工程利用全數(shù)字攝影、遙感、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)手段進行基礎數(shù)據(jù)采集，在黃河流域打造數(shù)字集成平臺和虛擬環(huán)境，實現(xiàn)黃河流域全方位監(jiān)測和決策支持。“數(shù)字黃河”工程在2001—2019年近20年的發(fā)展中，從“0”到“1”地建設了相關基礎設施和六大應用系統(tǒng)、數(shù)學模擬系統(tǒng)，“端—邊—云”的部署體系逐漸形成。截至2019年，干流主要水文站實際輸沙量較1987—2000年均值偏小23.6%—78.1%，“數(shù)字黃河”工程下“三條黃河”（即原型黃河、數(shù)字黃河、模型黃河）的戰(zhàn)略舉措，在打造黃河流域水安全、水資源、水生態(tài)、水文化、水環(huán)境治理和管理方面成效卓著。

進入新發(fā)展階段，黃河及其流域創(chuàng)新發(fā)展是數(shù)字技術(shù)賦能黃河流域上層建筑與經(jīng)濟基礎、生產(chǎn)關系與生產(chǎn)力的全要素、全系統(tǒng)、全方位變革，是經(jīng)濟社會發(fā)展、流域文化傳承與生態(tài)系統(tǒng)保護的必然要求，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字孿生等新一代信息技術(shù)推動“數(shù)字黃河”工程向新形態(tài)——“數(shù)字孿生黃河”升級。

“數(shù)字黃河”發(fā)展的3個階段

2001年，水利部黃河水利委員會提出建設“數(shù)字黃河”工程發(fā)展戰(zhàn)略，考慮數(shù)字技術(shù)發(fā)展水平，“數(shù)字黃河”工程建設分“三步走”，總體規(guī)劃為3個階段。基本設想為借助傳統(tǒng)與現(xiàn)代化手段進行數(shù)字信息采集，通過微波、超短波、光纜、衛(wèi)星等數(shù)字信息傳輸方式打造數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，構(gòu)建黃河流域及其相關地區(qū)的“自然—經(jīng)濟—社會”的一體化數(shù)字集成平臺和虛擬環(huán)境。

“數(shù)字黃河”工程第一階段（2001—2007年）。此階段主要目標為基礎設施建設、應用系統(tǒng)建設，構(gòu)建“數(shù)字黃河”的工程基本框架與工程技術(shù)標準體系。在基礎設施建設方面，數(shù)字技術(shù)的創(chuàng)新應用整合了現(xiàn)有軟、硬件資源，建成了黃河流域基礎地理信息系統(tǒng)、遠程會商平臺、遙感中心、數(shù)據(jù)中心與基礎信息庫以及數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸系統(tǒng)。在應用系統(tǒng)建設方面，以系統(tǒng)分析、模擬仿真技術(shù)為支撐，建設防汛減災、水調(diào)度、生態(tài)監(jiān)測、水資源保護、水利工程建設管理、電子政務六大應用系統(tǒng)為基礎，搭建了應用系統(tǒng)開發(fā)集成平臺，構(gòu)建了面向治黃目標導向的數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫、數(shù)據(jù)存儲接口與應用中介，提高了治黃能力與決策科學性。

“數(shù)字黃河”工程第二階段（2008—2012年）。此階段黃河治理確認了“第二步”發(fā)展目標，即基本建成黃河數(shù)學模擬系統(tǒng)。這一階段相繼啟動了“模型黃土高原”工程、四庫水沙聯(lián)合調(diào)度模型、黃河口模型、寧蒙河段冰凌預報模型、污染物輸移擴散模型等的研發(fā)與應用，有力支撐了黃河的調(diào)水調(diào)沙、水土保持、污染防治與生態(tài)保護。此外，基于黃河流域文化的地貌景觀的豐富性、支津文化的代表性、歷代治河的關鍵性、中心地位的特殊性及民族形成的根源性等特征，河南省黃河河務局提出了“四位一體”新理念。黃河獨特文化在生態(tài)黃河建設中的應有地位和重要作用得到充分認可，現(xiàn)代水利科技與黃河文化的緊密結(jié)合成為對黃河流域文化保護舉措的有效補充。

“數(shù)字黃河”工程第三階段（2013—2019年）。隨著《黃河水利信息化發(fā)展戰(zhàn)略》實施，“數(shù)字黃河”開始向第三階段目標“智慧黃河”推進。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等信息技術(shù)的迅速發(fā)展，“智慧城市”“智慧水利”等新趨勢極大提高了治黃現(xiàn)代化要求。此階段，黃河數(shù)據(jù)中心云計算服務和大數(shù)據(jù)治理能力有效增強，有效實現(xiàn)資源共享和智能管理；“端—邊—云”體系不斷完善，治黃業(yè)務應用與信息服務的移動化、智能化特點不斷提升；黃河治理、開發(fā)與保護過程中的方案謀劃、決策、應急指揮等工作的動態(tài)化、精細化、智能化水平不斷提升；信息快速分析、深度挖掘能力也逐步提升，網(wǎng)絡信息安全保障能力同步提高；黃河治理、開發(fā)、保護和管理等工作的效能得到了有效提升。

“數(shù)字孿生黃河”的起步與發(fā)展

“數(shù)字孿生黃河”起步于2020年黃河水利委員會《“六個一”信息化建設提升兩年實施方案（2020—2021年）》的實施，其立足于黃河治理的進一步需求和新時期信息技術(shù)的發(fā)展，以期彌補黃河過去20年信息化短板，開啟“數(shù)字孿生黃河”時代。“數(shù)字黃河”從概念、設計、實踐方面都充分體現(xiàn)了數(shù)字孿生的思想，但早于數(shù)字孿生。“數(shù)字孿生黃河”與“數(shù)字黃河”工程本質(zhì)要求、理念及涉及物理對象均相同，只是在性能方面有更高要求，“數(shù)字孿生黃河”是“數(shù)字黃河”發(fā)展的高級形態(tài)。具體表現(xiàn)為：信息監(jiān)測采集要求更準更全、信息傳輸連接要求更安全更快速、數(shù)學模擬仿真要求更保真更敏捷。適應新要求，以“現(xiàn)代化應用、立體化筑防、精準化決策”為導向，加快構(gòu)建創(chuàng)新發(fā)展的智慧水利體系，“數(shù)字孿生黃河”工程納入規(guī)劃。

2022年4月，黃河水利委員會印發(fā)《數(shù)字孿生黃河建設規(guī)劃（2022—2025）》，該規(guī)劃是我國七大江河流域首個公開發(fā)布的數(shù)字孿生建設規(guī)劃，要求“十四五”期間加快構(gòu)建具有預報、預警、預演、預案功能的“數(shù)字孿生黃河”，是“智慧水利體系”建設的關鍵一環(huán)。2023年，“數(shù)字孿生黃河”工程建設進入深入推進之年，黃河水利委員會組織對“數(shù)字孿生黃河”建設前期工作進行了全面復盤，編制《數(shù)字孿生黃河建設2023年工作任務清單》，推進“數(shù)字孿生黃河”建設走實走深。2024年全河工作會議對推進“數(shù)字孿生黃河”建設提出明確要求，聚焦信息采集、通信傳輸、數(shù)據(jù)管理、應用開發(fā)、運行維護等關鍵領域，黃河水利委員會信息中心明確持之以恒構(gòu)建數(shù)字孿生黃河體系。本部分針對2022年以來“數(shù)字孿生黃河”工程規(guī)劃和相關政策做了梳理（表1）。

“數(shù)字孿生黃河”工程的建設遵循“需求牽引，應用至上，數(shù)字賦能，提升能力”的基本原則。立足于黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展要求。貼合水調(diào)度、抗洪防汛、水環(huán)境保護、水文化傳承等多方面治黃業(yè)務需求，統(tǒng)籌推進。大系統(tǒng)設計、分系統(tǒng)建設、模塊化鏈接。統(tǒng)攬黃河保護治理全局，做好頂層設計，明確實施路線和要求，優(yōu)先構(gòu)建重點河段、重點區(qū)域數(shù)字孿生技術(shù)的示范應用，扎實推進分系統(tǒng)建設。統(tǒng)一標準，智能協(xié)同。統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與使用標準、繪制“黃河一張圖”、統(tǒng)一設備互聯(lián)、網(wǎng)絡安全等標準，提升應用系統(tǒng)的智能協(xié)同和決策水平。

數(shù)字孿生技術(shù)推動黃河流域創(chuàng)新發(fā)展治理

現(xiàn)階段，黃河流域創(chuàng)新發(fā)展仍存在數(shù)字基礎設施建設薄弱、創(chuàng)新發(fā)展資源驅(qū)動明顯、數(shù)字經(jīng)濟等新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足、文化傳承與創(chuàng)新欠缺等難題。基于黃河流域生態(tài)與文化資源優(yōu)勢和戰(zhàn)略定位，順應創(chuàng)新發(fā)展趨勢，數(shù)字孿生技術(shù)可通過統(tǒng)一流域治理標準、精細化流域監(jiān)管、完善創(chuàng)新配套服務能力以開拓應用場景提升自主創(chuàng)新能力、促進創(chuàng)新鏈產(chǎn)業(yè)鏈融合、賦能沿黃文化傳承與創(chuàng)新、推動資源與生態(tài)保護，支持黃河流域創(chuàng)新發(fā)展與創(chuàng)新發(fā)展成果共享，實現(xiàn)黃河流域“經(jīng)濟—社會—生態(tài)”和諧共生，創(chuàng)新黃河治理模式。

統(tǒng)一流域治理標準。流域數(shù)據(jù)管理標準建設。水利治理管理活動、數(shù)字孿生流域建設倒逼數(shù)字孿生技術(shù)在應用實際需要中不斷統(tǒng)一數(shù)據(jù)搜集、整合、傳輸技術(shù)標準。流域技術(shù)治理標準建設。數(shù)字孿生技術(shù)標準規(guī)范統(tǒng)一，才能建設具有協(xié)同性、協(xié)調(diào)性的管理機制，在建設、運行、維護、更新上實現(xiàn)同步，以形成創(chuàng)新發(fā)展合力。流域文化創(chuàng)新治理標準建設。流域文化治理要在傳承中保護，在保護中創(chuàng)新。數(shù)字技術(shù)作為催化劑，能夠?qū)⑽幕匾远嘣绞綄胂M領域，數(shù)字孿生技術(shù)下的沉浸式體驗將增加傳統(tǒng)文化的親近感、吸引力和穿透力，有效提升文化價值挖掘與市場保護，實現(xiàn)河湟文化、河洛文化、關中文化、齊魯文化等歷史文化資源的傳承與創(chuàng)新。流域安全體系標準建設。數(shù)字孿生技術(shù)可以有效賦能黃河流域網(wǎng)絡安全體系構(gòu)建，“智慧山東黃河”工程及網(wǎng)絡攻擊防護系統(tǒng)“云堤”是推動水利管理精準化、安全化、智慧化，推動數(shù)字化科研成果應用與輻射推廣，提升黃河流域治理水平的鮮明展現(xiàn)。

精細化流域監(jiān)管。污染治理精細化監(jiān)管。黃河流域生態(tài)保護中的精細化特點日趨明顯，山東省“一區(qū)三帶”生態(tài)保護體系建設、濟南國家生態(tài)環(huán)境超算云中心、“智慧生態(tài)黃河”建設、危險廢物大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺等的建成并應用于精細化監(jiān)管將有助于實現(xiàn)區(qū)域能源結(jié)構(gòu)和交通結(jié)構(gòu)優(yōu)化，推動綠色經(jīng)濟發(fā)展。資源效率精細化監(jiān)管。數(shù)字技術(shù)可顯著提高能源供給管理的精準化、能源利用有效性；區(qū)域“數(shù)字節(jié)水”技術(shù)綜合示范，有利于打造基于“自然-社會”水循環(huán)及其伴生過程模擬的節(jié)水模型，能有效推動節(jié)水科學化與精準化，是流域資源效率精細化監(jiān)管的全景展示。

完善創(chuàng)新配套服務能力。提高數(shù)字孿生技術(shù)在生產(chǎn)供應鏈中的應用潛力，提升科技創(chuàng)新服務能力。“數(shù)字孿生技術(shù)銀行”的建設將完善區(qū)域數(shù)字技術(shù)交易市場，“數(shù)字孿生科技成果轉(zhuǎn)化+金融資本”的綜合服務可打通數(shù)字資產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)數(shù)字技術(shù)與創(chuàng)新發(fā)展在廣度和深度上的融匯貫通。開發(fā)數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)區(qū)域協(xié)同治理與創(chuàng)新發(fā)展成果共享。部、省數(shù)據(jù)共享交換機制和國家、省、市三級共享黃河信息數(shù)據(jù)平臺建設有助于開發(fā)共享平臺以監(jiān)測和控制流域協(xié)同治理，有助于流域數(shù)字基礎設施建設落后地區(qū)共享創(chuàng)新發(fā)展成果。

數(shù)字技術(shù)賦能黃河流域創(chuàng)新發(fā)展面臨的問題與挑戰(zhàn)

“數(shù)字孿生黃河”工程實施3年來，數(shù)字技術(shù)在穩(wěn)步推動黃河治理走向智慧化與現(xiàn)代化發(fā)展上初見成效。然而，面向黃河流域創(chuàng)新發(fā)展的目標，數(shù)字技術(shù)賦能黃河流域資源的開發(fā)與保護仍存在數(shù)字創(chuàng)新生態(tài)活力不足、數(shù)字治理體系尚未形成、數(shù)字基礎設施普惠性不足、數(shù)據(jù)保護與網(wǎng)絡安全風險等主要挑戰(zhàn)（圖2）。

數(shù)字創(chuàng)新生態(tài)活力不足

活力的數(shù)字創(chuàng)新氛圍需要構(gòu)建數(shù)據(jù)、技術(shù)、人才、政策、市場多要素的數(shù)字服務生態(tài)，黃河流域數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展面臨高端數(shù)字技術(shù)人才缺乏，數(shù)字技術(shù)產(chǎn)業(yè)資本外流、數(shù)據(jù)要素市場建設不完備、數(shù)字技術(shù)標準不統(tǒng)一等問題，黃河數(shù)字治理環(huán)境仍有待優(yōu)化。

數(shù)字產(chǎn)業(yè)人才可持續(xù)供應鏈不完備。現(xiàn)階段我國萬億產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型市場急需數(shù)字領域人才資源，數(shù)字企業(yè)用人與高校人才輸送存在供需矛盾，學科設置、校企合作、產(chǎn)教融合無法適應數(shù)字產(chǎn)業(yè)特需人才培養(yǎng)。此外，黃河流域大部分區(qū)域為欠發(fā)達省份，數(shù)字技術(shù)人才在本地區(qū)培養(yǎng)方面的實力不足，同時向東南發(fā)達省份輸送明顯，處于“人才流失”態(tài)勢，面臨高端人才、技術(shù)勞動力外流的競爭壓力。

數(shù)據(jù)要素市場建設不完備。根據(jù)《中國城市數(shù)據(jù)要素市場發(fā)展評估報告（2023年）》數(shù)據(jù)顯示，黃河流域城市中只有濟南位居第二梯隊，其余城市的數(shù)據(jù)要素市場建設較為緩慢。數(shù)字技術(shù)應用于流域治理使得數(shù)據(jù)存儲、傳輸、重構(gòu)成為可能，“數(shù)據(jù)”成為新生產(chǎn)要素賦能產(chǎn)業(yè)發(fā)展與社會治理，加快海量數(shù)據(jù)開放共享的同時，數(shù)據(jù)的資產(chǎn)權(quán)利也應被考慮，營造安全有序的數(shù)據(jù)市場，保證數(shù)字創(chuàng)新主體積極性。

數(shù)字技術(shù)標準不統(tǒng)一。數(shù)學模型功能、參數(shù)估計、模擬精度、模型通用性和穩(wěn)定性取決于數(shù)據(jù)精度在層級間的衰減與技術(shù)標準統(tǒng)一。然而，數(shù)字孿生黃河涉及的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、模擬仿真等技術(shù)的成熟度不高，平臺模型標準化滯后，且數(shù)字孿生軟件設計與操作系統(tǒng)主要由國外企業(yè)主導,美國微軟公司、ANSYS公司、戴爾公司等企業(yè)依托政產(chǎn)學研用結(jié)合占據(jù)了數(shù)字孿生市場先發(fā)優(yōu)勢，國內(nèi)企業(yè)自主技術(shù)創(chuàng)新能力不足，國際市場占有率較低，難以形成完備的數(shù)字孿生框架產(chǎn)業(yè)鏈。

數(shù)字治理體系尚未形成

推動黃河流域治理的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在實施系統(tǒng)化解決方案以提供技術(shù)支持的同時，需要建立持續(xù)變革的數(shù)字治理體系以提供相匹配的治理保障。然而，黃河流域數(shù)字化治理仍面臨長期治理目標與短期經(jīng)濟目標沖突、治理主體間尚未形成合力以及治理手段和工具單一的難題。

長期治理目標與短期經(jīng)濟目標沖突。黃河流域經(jīng)濟帶產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)較重，能源基地集中，流域數(shù)字基礎設施建設在支持資源能源開發(fā)的同時也面臨著資源過度使用、能耗提高、可持續(xù)性與再循環(huán)降低的問題。通信基站及數(shù)據(jù)中心建設的海量數(shù)據(jù)處理無形中加大電力能耗，將對區(qū)域綠色低碳發(fā)展形成巨大挑戰(zhàn)。此外，新型數(shù)字基礎設施生產(chǎn)及使用過程的廢水、廢氣、廢渣等有害物質(zhì)排放將給區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)再循環(huán)造成壓力。

治理主體尚沒有形成合力。目前，黃河流域的治理依舊以傳統(tǒng)治理思路主體，在治理模式上呈現(xiàn)“條條分割、塊塊分割”的特點，“九省治黃、各管一段”導致流域治理主體權(quán)責不清，統(tǒng)籌全流域內(nèi)各個省份實現(xiàn)跨區(qū)域協(xié)同治理的能力依舊是較大的困難。在法治協(xié)同上，國家層面、流域?qū)用婕笆∮驅(qū)用娴姆ㄒ?guī)文件內(nèi)容規(guī)定相對分散，調(diào)整范圍較為單一，現(xiàn)實中，這與黃河保護與治理的協(xié)同推進目標存在明顯差距。

治理手段和工具相對單一。黃河流域治理在單一的政府公共管理層面難以發(fā)揮有效作用，經(jīng)濟導向、總量控制的傳統(tǒng)治理手段落后于黃河高質(zhì)量開發(fā)與保護的現(xiàn)實需求。在文化傳承上，講好“黃河故事”，堅定文化自信亟待黃河文化時代價值的數(shù)字化創(chuàng)播與鮮活性展現(xiàn)，缺乏時代性挖掘與創(chuàng)新的傳統(tǒng)文化保護導致其文化影響力、傳播力、感染力略顯不足；在生態(tài)問題監(jiān)管上，數(shù)字生態(tài)賬戶、線上平臺污染排放許可與交易、碳排放交易與可轉(zhuǎn)移的土地發(fā)展權(quán)等開發(fā)建設不足，污染物總量控制的傳統(tǒng)治理手段難以適應流域市場化治理機制需要。

數(shù)字基礎設施普惠性不足

脫貧攻堅以來，推動文化旅游、教育醫(yī)療等公共服務資源數(shù)字化供給和網(wǎng)絡化服務對黃河流域重點省份鞏固維持脫貧攻堅成果尤為重要。黃河流域數(shù)字基礎設施建設存在省域發(fā)展失衡、驅(qū)動經(jīng)濟—社會—生態(tài)發(fā)展的效能尚未凸顯、經(jīng)濟—社會價值開發(fā)不足的問題。

數(shù)字基礎設施的省域間發(fā)展水平失衡。截至2022年，山東省使用中全省數(shù)據(jù)中心標準機架數(shù)突破24萬個，已建成大中型數(shù)據(jù)中心44個，邊緣數(shù)據(jù)中心176個，數(shù)字經(jīng)濟蓬勃發(fā)展。與此同時，青海省在用在建數(shù)據(jù)中心總計15個，仍有27%的行政村沒有5G通信網(wǎng)絡。黃河上中游地區(qū)和下游灘區(qū)的農(nóng)村及偏遠地區(qū)網(wǎng)絡覆蓋水平較低、數(shù)字基礎設施建設落后、信息化服務供給不足，黃河數(shù)字化普惠建設存在城鄉(xiāng)、區(qū)域發(fā)展不協(xié)調(diào)問題。

數(shù)字基礎設施驅(qū)動經(jīng)濟—社會—生態(tài)發(fā)展的效能尚未凸顯。生態(tài)文明建設是“五位一體”總體布局的基礎，“數(shù)字孿生黃河”作為生態(tài)發(fā)展的重要方面，其如何與經(jīng)濟、社會、生態(tài)、文化建設相統(tǒng)籌至關重要。以5G網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)中心建設等為代表的“新基建”有效賦能了生產(chǎn)制造與文化傳承，但政策體系相對于技術(shù)創(chuàng)新、公眾需求存在滯后性，龐大未知的數(shù)字環(huán)境同時伴隨紛繁復雜的公共問題，為實現(xiàn)公共政策感知社會需求的靈敏性和問題回應的有效性，數(shù)字基礎設施建設亟待加強。

數(shù)字基礎設施的價值開發(fā)不足。2022年啟動的黃河流域科學數(shù)據(jù)開放共享聯(lián)盟建設下的黃河數(shù)據(jù)中心平臺已經(jīng)構(gòu)建了有關地理、氣候、水文、生態(tài)的20大類，174個小類的1 000多個專題數(shù)據(jù)集。打造黃河流域大數(shù)據(jù)走廊，長期困擾數(shù)據(jù)社會開放與流通利用的數(shù)據(jù)安全、數(shù)據(jù)確權(quán)難題和東中西部的數(shù)字經(jīng)濟融合與數(shù)據(jù)創(chuàng)新合作問題，有待于區(qū)塊鏈、計算分析服務等數(shù)據(jù)安全技術(shù)解決。

數(shù)據(jù)安全與隱私保護能力有限

黃河數(shù)字開發(fā)與治理過程涉及數(shù)據(jù)集中度高、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)動態(tài)性高等問題，且黃河流域地理地形信息屬于國防安全重要資源，外部數(shù)據(jù)入侵影響整個流域安全運行和國防安全，數(shù)字賦能區(qū)域發(fā)展中的風險防范和應對能力建設極為重要。現(xiàn)階段，黃河數(shù)字化開發(fā)過程中存在2個主要挑戰(zhàn)。

網(wǎng)絡安全應急防護能力有限。網(wǎng)絡機房基礎設施建設安全性不足，網(wǎng)絡安全事故應急處置能力不夠、網(wǎng)絡安全產(chǎn)業(yè)建設不完備導致黃河信息網(wǎng)絡安全問題頻出。僅2020年，黃河水利委員會信息中心網(wǎng)絡中心監(jiān)測發(fā)現(xiàn)279臺主機隱患，103個弱口令漏洞。各類風險疊加引發(fā)經(jīng)濟、技術(shù)和社會穩(wěn)定的系統(tǒng)性風險，這與黃河流域安全發(fā)展路徑相背離，構(gòu)建“防御—檢測—響應”的網(wǎng)絡安全閉環(huán)體系任重道遠。

數(shù)據(jù)隱私保護與數(shù)據(jù)泄露風險挑戰(zhàn)。①黃河數(shù)字化建設涉及身份信息、隱私信息、生物特征信息、地理信息的采集傳輸和使用，多類型數(shù)據(jù)庫交叉使用、數(shù)據(jù)明文存儲、對外開放業(yè)務服務極易引發(fā)非法篡改、敏感信息泄露和外部非法入侵風險。②數(shù)字化、復雜化與多元化的超大流域治理環(huán)境亟待政府治理能級升維，政策回應與有效監(jiān)管需同步進行，有待推進承襲“靈捷”和“監(jiān)管”屬性的敏捷治理路徑。

政策建議

把握新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，黃河創(chuàng)新發(fā)展治理表現(xiàn)出高度復雜性，亟需數(shù)字技術(shù)的賦能。為積極應對現(xiàn)階段挑戰(zhàn)，本文圍繞數(shù)字技術(shù)賦能黃河及其流域創(chuàng)新發(fā)展治理，從構(gòu)建科技創(chuàng)新生態(tài)和敏捷數(shù)字治理體系、加強黃河數(shù)據(jù)要素價值開發(fā)和提升風險防控能力4個維度提出了政策建議。針對數(shù)字創(chuàng)新生態(tài)活力不足，提出打造技術(shù)、人才、政策、市場多要素、黃河流域多元創(chuàng)新主體構(gòu)成的黃河科技創(chuàng)新生態(tài)體系以推動技術(shù)應用在黃河及其流域治理中的落地；針對數(shù)字化時代治理體系尚未形成的挑戰(zhàn)，提出基于敏捷治理模式，運用數(shù)字技術(shù)推動黃河及其流域治理工具創(chuàng)新，因地制宜賦能沿黃省市、沿黃產(chǎn)業(yè)發(fā)展；針對數(shù)字基礎設施普惠性不足的難題，提出推動黃河全流域數(shù)據(jù)要素價值開發(fā)，實現(xiàn)流域內(nèi)數(shù)字資源共享共用；針對黃河數(shù)字化開發(fā)過程中風險防范和應對能力建設需要，提出建立圍繞黃河及其流域立體協(xié)同的風險感知、分析、響應和恢復機制，增強安全意識，借助人工智能提升風險預警與風險防控能力。

構(gòu)建數(shù)字黃河科技創(chuàng)新生態(tài)，促進數(shù)字黃河技術(shù)應用落地

以戰(zhàn)略科技力量強化數(shù)字黃河關鍵核心技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)。打造技術(shù)、人才、政策、市場等多要素、多元創(chuàng)新主體構(gòu)成的科技創(chuàng)新生態(tài)體系，特別是推動沿黃區(qū)域科技領軍企業(yè)聯(lián)合全國重點實驗室、高校院所等強化數(shù)字黃河相關科學理論和關鍵核心技術(shù)的研發(fā)創(chuàng)新。聚焦黃河流域科創(chuàng)大走廊建設的重點需求和難點堵點，加強黃河源頭區(qū)域至入海口相關省域開展全域科學治理所需關鍵技術(shù)研發(fā)和平臺設施建設，在源頭創(chuàng)新環(huán)節(jié)保障黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展重大戰(zhàn)略的實施。強化數(shù)字技術(shù)相關研究，將數(shù)字時代特有的新發(fā)展理念、新要素組織方式、新市場規(guī)則引入黃河現(xiàn)有開發(fā)與保護體系，大力發(fā)展數(shù)字醫(yī)療、數(shù)字文化、數(shù)字旅游等新興產(chǎn)業(yè)，推動數(shù)字技術(shù)與上游能源、礦山、水利水電和下游的農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)深度融合，推動產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

以“四鏈”融合協(xié)同發(fā)展促進數(shù)字黃河技術(shù)應用落地。發(fā)揮企業(yè)的創(chuàng)新主體地位，激發(fā)社會資金投入積極性，運用文化物聯(lián)網(wǎng)、廣域信息采集等數(shù)字技術(shù)來實現(xiàn)黃河生態(tài)、文化資源的創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展。推動陜西、山東、河南等沿黃發(fā)展較好省域創(chuàng)新主體組建創(chuàng)新企業(yè)聯(lián)合體，提升產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新水平。聚焦人才發(fā)展劣勢，針對數(shù)字產(chǎn)業(yè)需求設計大數(shù)據(jù)、人工智能等人才教育與培養(yǎng)政策，建立目標導向的科研機構(gòu)績效評估機制，建立健全動態(tài)檢測和調(diào)整機制，營造良好創(chuàng)新生態(tài)，多路徑激發(fā)科技創(chuàng)新活力。

健全敏捷數(shù)字治理體系，因地制宜賦能沿黃省市和產(chǎn)業(yè)協(xié)同

強化區(qū)域間敏捷數(shù)字治理和創(chuàng)新發(fā)展的目標一致性。針對“九省治黃、各管一段”和長短期目標沖突的難題，發(fā)揮數(shù)字技術(shù)在黃河治理中的有效作用，將沿黃流域作為一個整體的經(jīng)濟體系和生態(tài)系統(tǒng)，把黃河數(shù)字化治理落實到國家戰(zhàn)略層面，融合西部大開發(fā)戰(zhàn)略統(tǒng)籌全局的發(fā)展需要，協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟利益平衡重大問題。推動沿黃區(qū)域在治理目標一致性、治理手段差異化等形成共識。充分利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)，加速打造黃河協(xié)同治理數(shù)據(jù)帶，靈活推動治理工具創(chuàng)新，推動治理目標與經(jīng)驗南北共享、東西共享，推進流域重大問題實時協(xié)商協(xié)作，推動政策制定立足點由區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展向流域經(jīng)濟發(fā)展轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)全流域敏捷治理能力提升。

因地制宜推動黃河流域數(shù)字技術(shù)與各類產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。沿黃流域各省份在制定創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略時，要充分結(jié)合自身比較優(yōu)勢、資源稟賦和發(fā)展階段，實現(xiàn)區(qū)域、產(chǎn)業(yè)的分工協(xié)作互補。黃河上游、中游作為資源能源富集區(qū)，應加強數(shù)字化生態(tài)環(huán)保分析和預警監(jiān)測平臺建設，積極推進水源涵養(yǎng)和生態(tài)保護修復，統(tǒng)籌能源化工發(fā)展布局；下游黃淮海平原作為糧食主產(chǎn)區(qū)可充分利用數(shù)字化技術(shù)大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和先進制造業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色高效循環(huán)。特別地，山東作為工業(yè)體系門類齊全、結(jié)構(gòu)完備的沿黃制造業(yè)大省，應發(fā)揮好龍頭作用。

強化數(shù)字基礎設施使用效能，提高黃河創(chuàng)新要素價值開發(fā)

強化沿黃省域數(shù)字基礎設施建設，夯實區(qū)域協(xié)同的能力基礎。圍繞國家數(shù)據(jù)局《“數(shù)據(jù)要素×”三年行動計劃（2024—2026年）》，積極推動沿黃省域聚焦數(shù)據(jù)要素政策環(huán)境、數(shù)據(jù)要素產(chǎn)業(yè)基礎、數(shù)據(jù)要素供給、數(shù)據(jù)要素流通和數(shù)據(jù)要素治理領域等方面，為數(shù)據(jù)要素同傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、傳統(tǒng)應用場景進行融合提供基礎保障，強化數(shù)據(jù)基礎設施對經(jīng)濟、社會和生態(tài)發(fā)展的支撐能力。在數(shù)字基礎設施相對成熟的山東半島城市群、中原城市群、關中平原城市群率先打造一批國家級城市算力網(wǎng)示范區(qū)，而青海、甘肅、內(nèi)蒙古等地區(qū)仍需加大信息化關鍵基礎設施建設、5G通信建設及應用，把握發(fā)展戰(zhàn)略機遇。

強化數(shù)字黃河數(shù)據(jù)的共享共用，提升黃河數(shù)據(jù)的使用效能。針對黃河流域上、中、下游互聯(lián)互通較弱，下游區(qū)域算力需求旺盛，上游區(qū)域的算力樞紐缺乏應用支撐，算力供需不均衡的難題，建立數(shù)據(jù)協(xié)同服務機制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和算力服務的綜合調(diào)度。實現(xiàn)上游為中、下游提供中高時延算力服務，中、下游為上游提供算網(wǎng)大腦等調(diào)度服務，以黃河流域科學數(shù)據(jù)開放共享聯(lián)盟為主體，強化社會公眾認知、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、生態(tài)監(jiān)測等各類專題數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲、深度挖掘和產(chǎn)業(yè)應用。吸引全國高水平大學研究團隊、科研院所等研發(fā)隊伍開發(fā)大數(shù)據(jù)模型挖掘分析，探索生成式人工智能（如ChatGPT）、區(qū)塊鏈等在數(shù)字黃河相關數(shù)據(jù)的挖掘和使用中的作用，提升數(shù)字黃河相關數(shù)據(jù)的使用效能。

增強黃河數(shù)字安全屏障能力，化解黃河流域發(fā)展系統(tǒng)性風險

增強黃河數(shù)字技術(shù)安全意識，強化風險防范能力。“數(shù)字孿生黃河”建設數(shù)據(jù)集中度高、數(shù)據(jù)量大，工程建設涉及產(chǎn)業(yè)眾多，需要重視區(qū)域發(fā)展中數(shù)據(jù)泄露等系統(tǒng)風險問題。圍繞國土空間安全保護的需求，“數(shù)字孿生黃河”建設之初要開展流域國土空間開發(fā)適宜性評價，嚴格規(guī)范沿河開發(fā)建設活動，尤其要保障青藏高原地帶生物多樣性發(fā)展空間和中下游地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展空間。圍繞風險防范需求，強化數(shù)字黃河關鍵技術(shù)節(jié)點、重要數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)、關鍵數(shù)據(jù)使用范圍的保障，全鏈條增強黃河戰(zhàn)略實施需求。

增強數(shù)據(jù)安全保障能力，化解區(qū)域系統(tǒng)性風險。信息系統(tǒng)應用涉及信息安全、數(shù)據(jù)處理和存儲，黃河流域地理信息、人口資源分布信息、農(nóng)業(yè)信息等國防安全資源匯集與傳輸需要立體協(xié)同的風險感知、分析、響應和恢復機制。黃河數(shù)字化為敏捷治理提供了實現(xiàn)基礎，人工智能對決策復雜性的簡化使得政府可以對復雜問題做出快速回應，實現(xiàn)風險預警與風險防控的有機結(jié)合，有效化解區(qū)域系統(tǒng)性風險。

（作者：孫茜、賈穎穎，中國科學院大學公共政策與管理學院；孫高祚、趙喜喜，山東省海洋科學研究院；穆榮平，中國科學院大學公共政策與管理學院 中國科學院科技戰(zhàn)略咨詢研究院；編審：楊柳春；《中國科學院院刊》供稿）