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  • “数字孪生”和“元宇宙”的差异与共生

    adinnet / 2022-02-24 18:29 /洞察

    2021年3月,元宇宙概念第一股Roblox在纽交所敲钟,引起资本市场的追捧,众多互联网巨头开始入局。2021年10月,全球市值排名第6(8390亿美元)的Facebook改名为Meta,让元宇宙席卷各大社交平台,一时间,游戏、互联网、广告营销、娱乐等领域都把目光投向了这片“超级虚拟蓝海”。

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    尽管元宇宙热潮四起,但并没有公认的定论。《元宇宙与“后人类社会”》一文中这么定义它:人类基于对现实世界的认知和理解,创造和构建一个基于现实、高于现实的虚拟宇宙。维基百科说:“元宇宙是通过虚拟增强的物理现实,呈现收敛性和物理持久性特征的,基于未来互联网的,具有连接感知和共享特征的3D虚拟空间。”未来互联网、感知和共享、虚拟空间,这些关键词说明了元宇宙并非某项技术,而是时空互联网的商业化表达。移动互联网连接人与人,物联网连接物与物、物与人,而元宇宙可以简单理解为,未来连接时空的互联网形态。

    由于元宇宙与数字孪生在技术层面有部分重合,经常被拿来对比,寻找二者的关联。与元宇宙处于概念阶段不同,数字孪生已经是广为人知的虚拟空间数据平台业务形态,在智慧城市等多个领域商业化落地,本文主要探讨两者的差异化和未来发展方向。


    1.

    数字交互化的元宇宙

    元宇宙是在科技不断成熟的背景下,对数字空间的一次拓展,让人类可以在数字空间中有更加多样化、原生的体验,而不仅仅是当下物理空间体验的复制,具有一定的平行性和独立性。Roblox用8个关键词特征形容未来的元宇宙:身份、朋友、沉浸感、随时随地、多样性、低延迟、经济和文明。联合MetaVerse名字中的“超越”含义,元宇宙的核心则指向了“人”与“数字社会系统”间的交互。

    通常,元宇宙分为三个层次:数字孪生、数字原生、虚实相生。元宇宙可以映射物理世界、可以基于物理世界混合改造,也可以塑造一个独立于物理世界的数字空间,探索一种在数字空间中特有的生活方式和社交体验。因此,游戏被称为最接近元宇宙的形态,比如暴雪的魔兽世界、米哈游制作的原神等大型在线游戏,玩家基于数字身份进入数字空间中进行体验,我的世界(Minecraft)、Roblox等游戏则将重心放在了数字空间中的内容创建、内容生态等。

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    游戏引擎的核心就是模拟物理空间运行规律的物理引擎,包含对流体、动作、自然环境、光线、重力等物理作用的仿真,通过数字孪生、AI等功能实现与物理世界的高度同步。另外游戏对于社会空间的模拟更具有不可替代性:社交与交互、身份与形象、交易与经济系统等,已经实现在游戏中再现社会经济运行的各种场景。

    在其他领域中,元宇宙正在脱离概念,探索商业化的可能性。比如此前在国内大火的“柳叶熙”IP;加州大学伯克利分校曾在《我的世界》游戏中搭建虚拟校园,举办线上毕业典礼;扎克伯格发布的一段视频中包含云办公的场景,你的同事会以数字形态出现在你的旁边,在云办公的场景中完成实时互动。


    2.

    虚实映射的数字孪生

    数字孪生(Digital Twin)概念由美国教授Michael W. Grieves在2002年最早提出,他认为物理设备的数据,可以在虚拟空间中构建该物理设备的虚拟实体和子系统,并且这种联系不是单向和静态的,而是反映了整个产品的生命周期。因此,此种孪生概念,更多适用于工业领域的信息物理系统(CPS),后来逐渐在数字城市等领域发挥模拟、预测等作用。

    城市是一个开放的复杂系统,包含交通、楼宇、能源、园区、商业等多个领域,当这么多系统彼此交织且相互作用后,尤其加入人与社会复杂变量后,组成了一个巨大的社会物理信息系统(CPSS)。作为物理世界的映射延伸,数字孪生用数字世界投射物理世界,对多维度数据进行智能分析,以自动化、智能化、智慧化方式管理运行业务,对城市管理、能源规划等完成优化改进。

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    简单总结为:数字孪生是通过数字技术对某个物理进程进行模拟仿真,观察其数据分析后的变化与趋势,发现问题并优化,为精准决策提供预测分析。

    数字孪生的闭环属性可以帮助制造业实时收集产品的性能数据,在虚拟模型中完成验证产品设计、流程设计、生产排期、故障监测等环节,大幅提升生产效率,降低维修成本、人力成本。


    3.

    数字孪生与元宇宙的差异

    数字孪生与元宇宙的共同点都是以数字技术为基础,对物理世界进行模拟仿真,进行可视化感知与交互,一般而言,底层支撑技术原理通用。

    不同点在于,数字孪生是以精确映射物理世界中的事件与设备为底层框架,小到工厂,大到城市管理,一切基于客观的动态数据与人工智能分析,进一步模拟和分析,以辅助管理者精准决策。

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    元宇宙既可以以物理世界创造数字空间,也可以完全塑造独立的数字世界,理念状态是基于数字世界实现的原生社会,每个人都可以拥有唯一、独立的数字身份,完成在线社交、工作、商业交易等。

    总结而言,数字孪生重在对设备的监测、对城市的管理,而元宇宙侧重于构建公平开放的理想数字社会。


    4.

    数字孪生与元宇宙的融合

    数字孪生面向的是动态的演进过程和全生命周期的事件,应用在工业或数字城市管理时,不仅是物理世界的3D模型,也包含了城市规划和管理,以及城市各行业运行过程中基于物联网的动态数据。

    数字孪生在对物理空间3D可视化、BIM、无人机测绘地形数据时,融合物联网、传感器、定位、社交内容等动态数据,采用游戏级引擎的渲染和现实增强,让构建的数字空间具有高保真、高聚合的特性,既可以对现实世界完成映射,还可以对现实空间进行全息透视,应用在智慧工厂与城市管理场景时,实现模拟与耦合事件,以多个维度进行数字化监测与管理,让产业数字化转型再进一步。

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    比如艾艺曾为某企业定制开发的数字孪生解决方案中,采用无人机遥感影像搭配雷达激光点云,对现实工厂完成高精度测绘,构建高保真的数字工厂模型,采用游戏级引擎渲染,实时监测异常事件并及时告警,便于管理者更精准的分析数据,高效管理工厂。

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    数字孪生工厂建模

    在为另一家机构定制的数字孪生解决方案中,艾艺基于现实空间的LBS服务与AR增强现实技术呈现全息场景,通过主视角观察、仿真分析与过程控制,以更沉浸式的方式完成产品体验与试用,为企业创造更大的商业价值。

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    艾艺智慧园区服务案例

    过去几十年是互联网高速发展的时代,从简单的人与人之间的连接,到现在物与物的互联。在智慧城市不断发展的当下,数字孪生技术也需要在数字空间创造新的体验和管理方式。同时融合元宇宙的先进理念,进一步关注人与物的交互体验,实现人与智能设备的高度协同,让数字化转型更加智慧。作为以“助力企业数字化转型”为使命的IT服务平台,艾艺始终以实现客户价值为导向,融合先进的数字技术,让数字孪生释放更大的商业价值。


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