“数字孪生”和“元宇宙”的差异与共生
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”。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。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。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。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。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。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。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。