数字孪生加速元宇宙的到来

长期以来，数字孪生与元宇宙两个词汇似乎一直都是相爱相杀的状态。相爱是指两者不仅经常被大家混为一谈，而且两者的确在相互促进，元宇宙的热潮提高了数字孪生的关注度与身价，后者技术的进步又为元宇宙的建设添砖加瓦；相杀则是元宇宙的过热的关注度使得它不仅掩盖了数字孪生的光芒，而且还对其造成了许多误解，但总的来说数字孪生正加速元宇宙走入现实世界。

数字孪生与元宇宙

对于元宇宙是什么想必大家在看了这么多信息后大家心中都有了一个大致的概念（其实现在对于元宇宙的定义学界依旧没有最终定论），在此就不再做过多阐述。那么对于数字孪生呢？它究竟是什么？

关于数字孪生（Digital Twin）的设想首次出现在2003年美国密歇根大学的课题上，在该课题的设想中数字孪生的基本思想已经有所体现，即在虚拟空间构建的数字模型与物理实体交互映射，忠实地描述物理实体全生命周期的运行轨迹。

不过数字孪生Digital Twin一词正式被提出还是在2010年NASA 的技术报告中，被定义为集成了多物理量、多尺度、多概率的系统或飞行器仿真过程。近些年来，得益于物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术的发展，数字孪生的实施已逐渐成为可能。现阶段，除了航空航天领域，数字孪生还被应用于电力、船舶、城市管理、农业、建筑、制造、石油天然气、健康医疗、环境保护等行业，而随着近年来元宇宙概念的兴起，数字孪生也被认为是一种实现制造信息世界与物理世界交互融合的有效手段。

但是一定要主要的是，元宇宙与数字孪生是两个独立的概念，中国科学院院士、中国工程院院士李德仁认为元宇宙和数字孪生是两个不同的概念，前者并不是后者的高级形态。具体来说，数字孪生是现实世界在网络空间中的真实反馈，无论是数字孪生工厂、数字孪生城市甚至数字孪生地球，本意都是通过网络空间的模拟、仿真等还原真实世界并影响现实生活，是要对地球负责的，不会存在类似神话游戏等完全想象的元素；而火爆的元宇宙是从神话传说、小说、电影到如今的游戏、VR游戏等人类想象延伸出的虚拟空间，当然它可以用到数字孪生的一些技术，如三维实景等技术去构建这么一个虚拟世界，两者本质的区别是一个是现实的克隆，一个是虚拟与现实在虚拟世界的融合。

数字孪生如何促进元宇宙

在聊元宇宙时经常会听到游戏引擎这个词。的确，游戏引擎对于现阶段的元宇宙实在是太重要了，毕竟无论是当前元宇宙主要载体的游戏，亦或是社交、娱乐内容等等，他们要尽可能表现得真实一些都离不开游戏引擎对其内容的渲染与建模，而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，而这些功能的实现都离不开数字孪生与AI对现实物理世界的同步。

例如以数字孪生城市来举例，通过构建城市物理世界及网络虚拟空间一一对应、相互映射、协同交互的复杂系统，在网络空间再造一个与之匹配、对应的孪生城市，实现城市全要素数字化和虚拟化、城市状态实时化和可视化、城市管理决策协同化和智能化，形成物理维度上的实体世界和信息维度上的虚拟世界同生共存、虚实交融的城市。如果当时百度的元宇宙产品息壤使用了数字孪生城市的相关数据与模型（脱敏），那么以上海为原型的息壤在亮相时也不只是光秃秃的几个贴图建筑，甚至可以实现人们在手机中也能云游上海。

其实，元宇宙的构架需要一个超高并发的基础设施，但世界上其他行业对于超高并发、实时性的基础设施没有那么大的要求（电子游戏没有那么大的要求，且电子游戏不需要将所有市民都带入到虚拟环境中），而数字孪生城市这是少数几个具备超高并发的数字基础设施。同时，元宇宙还是建立在特定的标准和协议之上的一个超大规模系统，而数字孪生城市在实践中已从最底层对各类标准和协议进行匹配和打通，可以大大避免元宇宙重复造轮子。

其实元宇宙的体量远超大家的想象，而数字孪生将在其中发挥至关重要的作用。虽然我们短时间内还不可能一边在沙滩上晒太阳、一边远程操控工厂车间，但数字孪生在实现工业4.0设想方面已经展现出强大力量。未来，这股对设备、工厂乃至全局系统的数字化趋势只会愈演愈烈，最终通过VR与AR技术彻底改变我们与物理世界的交互方式。