平行世界？
約瑟夫·魯斯納克1999年拍過一個(gè)電影叫《異次元駭客》，電影講述了兩位計(jì)算機(jī)科學(xué)家，通過復(fù)雜算法，用電腦模擬出了整個(gè)紐約。被模擬出的這個(gè)虛擬世界，精細(xì)到完全復(fù)制了現(xiàn)實(shí)世界的所有數(shù)據(jù)，包括每片落葉、每滴雨水、每個(gè)人的一顰一笑、每個(gè)人的愛恨情仇。
虛擬的世界中的每個(gè)個(gè)體都有自己的獨(dú)立思想，而且從來沒有懷疑過自己的世界是不真實(shí)的。
某種程度上，他們與現(xiàn)實(shí)世界成為了一個(gè)平行世界，在按自己的獨(dú)立軌跡隨機(jī)運(yùn)行。而創(chuàng)造出這個(gè)模擬世界的科學(xué)家，可通過腦機(jī)接口讓自己的意識(shí)進(jìn)入這個(gè)虛擬世界生活。久而久之，頻繁的進(jìn)出現(xiàn)實(shí)世界與模擬世界，你會(huì)忘記了到底哪個(gè)世界是真實(shí)的。
可怕的是，兩位計(jì)算機(jī)科學(xué)家的世界，也是被其他人模擬創(chuàng)造出來的。
后來的電影《黑客帝國》、《阿凡達(dá)》、《盜夢(mèng)空間》、《頭號(hào)玩家》無不透露著類似的技術(shù)思潮：仿照我們的世界，在電腦中創(chuàng)造一個(gè)全面且精細(xì)到恐怖的模擬世界，精細(xì)到讓這個(gè)世界里的個(gè)體以為他們是真的世界，真實(shí)到讓創(chuàng)造者進(jìn)出兩個(gè)世界后，分不清自己到底是真實(shí)還是虛假。
這種極致的科技，能在我們現(xiàn)實(shí)世界中，用最小的損失方式，模擬出各種事物的因果鏈和運(yùn)行走向，從而提前預(yù)判現(xiàn)實(shí)世界中的各種可能，進(jìn)而采取預(yù)防措施，從而改變未來生活方式的種種。
這種路上的嘗試有很多種，比如：
數(shù)字孿生
定義數(shù)字孿生
數(shù)字孿生（Digital Twin）：是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。
——美國國防采辦大學(xué)DAU的術(shù)語
2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度。
新基建本質(zhì)上是信息數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施，以5G、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施，是我國立足當(dāng)前、著眼未來的重大戰(zhàn)略部署?？梢哉f，信息數(shù)字化的基礎(chǔ)設(shè)施是支撐和實(shí)現(xiàn)智慧城市、智能制造、智慧交通、智慧政務(wù)等行業(yè)部署的重要基礎(chǔ)和技術(shù)手段。其中，以數(shù)字化方式再現(xiàn)真實(shí)的實(shí)體或系統(tǒng)的數(shù)字孿生技術(shù)在城市規(guī)劃建設(shè)、模擬仿真測(cè)試等方面?zhèn)涫芡瞥纭?shù)字孿生，在普遍的認(rèn)知里，更多是一個(gè)基礎(chǔ)性質(zhì)的概念。
這一點(diǎn)可以從它的定義上來判斷。以目前廣泛采用的定義來說，數(shù)字孿生是指利用數(shù)字技術(shù)對(duì)物體、系統(tǒng)、流程的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)映射，完成虛擬仿真的過程。也就是以數(shù)字化的形式對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)體和系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的虛擬仿真。而對(duì)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧城市、智慧醫(yī)療等未來的智能領(lǐng)域來說，虛擬仿真是必要的環(huán)節(jié)。
說白了，數(shù)字孿生就是用數(shù)字技術(shù)模擬、仿真物理對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中的行為。就是針對(duì)物理世界中的物體，通過數(shù)字化的手段來構(gòu)建一個(gè)數(shù)字世界中一模一樣的實(shí)體，借此來實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的了解、分析和優(yōu)化。它將解決的就是工業(yè)制造、城市管理、醫(yī)療創(chuàng)新等領(lǐng)域由“重”轉(zhuǎn)“輕”的難題。
數(shù)字孿生、協(xié)同平臺(tái)的意義？
若是以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例，若是要檢修一臺(tái)大型設(shè)備，現(xiàn)實(shí)世界需要考慮停工的損益、設(shè)備的復(fù)雜構(gòu)造等等問題，再安排人員進(jìn)行實(shí)地的排查檢測(cè)。毋容置疑，這是一個(gè)“重工程”。
如果，我們可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，檢測(cè)人員即可通過對(duì)“數(shù)字孿生體”的數(shù)據(jù)反饋，即可判斷現(xiàn)實(shí)實(shí)體設(shè)備的情況，完成排查檢修的目的。甚至在這個(gè)過程，都不需要停工，輕松完成。
但創(chuàng)建一個(gè)傳統(tǒng)的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生（Data-driven Digital Twin）是昂貴的，導(dǎo)致將許多特別適合使用這項(xiàng)技術(shù)的公司排除在外?，F(xiàn)在，現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具可以創(chuàng)建模型驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生（Model-driven Digital Twin）來輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)的所有階段，并對(duì)虛擬調(diào)試至關(guān)重要。
可是，數(shù)字孿生與很多新興技術(shù)的關(guān)聯(lián)性是很強(qiáng)的，比如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等等。
數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)：若要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，必須借助傳感器運(yùn)行、更新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來反饋到數(shù)字系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在虛擬空間的仿真過程。也就是說，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的必然條件。只要現(xiàn)實(shí)中的物體聯(lián)了網(wǎng)，能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，才能對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生。
數(shù)字孿生與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)：在虛擬空間模擬出來的模型或鏡像，如何呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)人員，這便可以考慮用到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）或虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）等技術(shù)。那么，可以這樣理解，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)或虛擬現(xiàn)實(shí)是數(shù)字孿生的輸出方式。
交互與協(xié)同是數(shù)字孿生的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 虛擬實(shí)體通過傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)物理實(shí)體的狀態(tài), 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)映射, 再在虛擬空間通過仿真驗(yàn)證控制效果, 并通過控制過程實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的操作. 數(shù)字孿生中的交互與協(xié)同包括物理 ? 物理、虛擬 ? 虛擬、物理 ? 虛擬等形式, 涵蓋人、機(jī)、物、環(huán)境等多種要素.其中, 物理 ? 物理交互與協(xié)同可以使物理設(shè)備間相互通信、協(xié)調(diào)與協(xié)作, 以完成單設(shè)備無法完成的任務(wù); 虛擬 ? 虛擬交互與協(xié)同可以連接多個(gè)虛擬模型, 形成信息共享網(wǎng)絡(luò); 物理 ? 虛擬交互與協(xié)同使虛擬模型與物理對(duì)象同步變化, 并使物理對(duì)象可以根據(jù)虛擬模型的直接命令動(dòng)態(tài)調(diào)整。
當(dāng)前, 數(shù)字孿生深層次交互與協(xié)同方面的研究還比較少,僅在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、人機(jī)交互等理論上有部分研究.“物理融合、模型融合、數(shù)據(jù)融合、服務(wù)融合” 四個(gè)維度的融合框架可以為實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的交互與協(xié)同提供參考框架。
數(shù)字孿生能為產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的價(jià)值和形式遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于科幻電影所呈現(xiàn)的。
但是，這并不影響各大企業(yè)對(duì)于數(shù)字孿生技術(shù)的追捧。比起眼前的應(yīng)用價(jià)值，數(shù)字孿生更重要的價(jià)值在于為未來發(fā)展提供更多的可能性。
雄安新區(qū)的市民服務(wù)中心地下綜合管廊的建設(shè)就是先建立管廊系統(tǒng)全數(shù)字模型，進(jìn)行工程數(shù)字模擬、快速精確算量后才開啟，以此達(dá)到減少施工變更、有效控制成本的目的；杭州蕭山區(qū)的紅綠燈則通過阿里云ET城市大腦進(jìn)行自動(dòng)調(diào)配，來縮短救護(hù)車的通達(dá)時(shí)間，等等。
這一切的實(shí)踐少不了數(shù)字孿生的落地應(yīng)用。
實(shí)際上，在目前BATH的智慧城市建設(shè)項(xiàng)目上，數(shù)字孿生都是不可缺位的一環(huán)。
在“現(xiàn)實(shí)”與“虛擬”之間來回跳轉(zhuǎn)，數(shù)字孿生成為人類探索未來發(fā)展最為關(guān)鍵，也是具備可行性的一條路徑。
未來何去何從？
數(shù)字孿生之熱，風(fēng)口之強(qiáng)勁，乃至全球最具權(quán)威的IT研究與顧問咨詢公司Gartner將數(shù)字孿生列為當(dāng)年十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)之一。
世界最大的武器生產(chǎn)商洛克希德馬丁公司2017年11月將數(shù)字孿生列為未來國防和航天工業(yè)6大頂尖技術(shù)之首。事實(shí)上，數(shù)字孿生間接的影響了智慧城市、人工智能、安防三大行業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)。
2019年，Gartner繼續(xù)認(rèn)為2019年十大戰(zhàn)略性技術(shù)趨勢(shì)中，數(shù)字孿生技術(shù)（Digital Twin）被認(rèn)為在未來5年將產(chǎn)生破壞性創(chuàng)新，并帶來商業(yè)機(jī)遇。也就是說，數(shù)字孿生在10年內(nèi)都具有顛覆性。
科大訊飛輪值總裁陳濤說，可把數(shù)字孿生城市看成“一半是科幻、一半是科學(xué)”，即數(shù)字孿生城市=數(shù)字城市+智慧場(chǎng)景+“城市超腦”。
在物理城市的基礎(chǔ)上，形成精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的數(shù)字化孿生城市。在數(shù)字模擬城市里，系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，輔助人類進(jìn)行城市的精細(xì)化管理。
類似于“流浪地球”計(jì)劃分為五步走一樣，“城市超腦計(jì)劃”也將分為五步：
第一步是建立“時(shí)空記憶”，打通數(shù)字孿生模型與實(shí)際數(shù)據(jù)；
第二步是數(shù)據(jù)貫穿，如交通、安防、小區(qū)的攝像頭統(tǒng)一，保存車、人、物流動(dòng)的信息；
第三步是發(fā)現(xiàn)問題；
第四步是更新知識(shí)；
第五步是持續(xù)成長。
顯然，在利用科學(xué)手段邁向數(shù)字孿生城市的理想目標(biāo)上，很多企業(yè)早已率先邁出一步。近年來，肯汀智能也與BATH等多家合作伙伴達(dá)成戰(zhàn)略共識(shí)，并積極參與智能化項(xiàng)目進(jìn)程，在技術(shù)層面上融合物理仿真、智能交互等要素，全面賦能智慧教育、數(shù)字園區(qū)、智慧交通以及智慧城市等領(lǐng)域。
很多人說，從“現(xiàn)實(shí)”到“虛擬”，「數(shù)字孿生」正處于探索進(jìn)行時(shí)，在各行各業(yè)都講究“智能化”、“網(wǎng)絡(luò)化”、“數(shù)字化”，而這些的實(shí)現(xiàn)恰是“數(shù)字孿生”應(yīng)用落地所導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)。“數(shù)字孿生”概念的出現(xiàn)，很大程度上為人類的未來想象提供了一條愈發(fā)清晰的探索之路。
在這個(gè)探索的過程中，數(shù)字孿生也“充分”地暴露著人類的野心。
說是“鏡像”，說是“仿真”，其實(shí)人類在期望用數(shù)字化的技術(shù)在重建一個(gè)物件、一個(gè)系統(tǒng)、一個(gè)城市，甚至一個(gè)世界。
似乎有些天方夜譚，但是確實(shí)有企業(yè)致力于此。
比如51WORLD，作為數(shù)字孿生行業(yè)的知名企業(yè)，其愿景就是創(chuàng)造一個(gè)真實(shí)、完整且恒久的數(shù)字孿生世界。為實(shí)現(xiàn)這一愿景，51WORLD啟動(dòng)了「地球克隆計(jì)劃」，于每年12月舉辦地球克隆計(jì)劃發(fā)布會(huì)，向外界傳達(dá)計(jì)劃進(jìn)程。
但是，重建一個(gè)世界，未來的數(shù)字孿生或許更應(yīng)該關(guān)注，如何重塑一個(gè)產(chǎn)業(yè)或是為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。
而那些早已窺得先機(jī)的企業(yè)，已經(jīng)嘗到了甜頭！
