數字孿生 元宇宙(“數字孿生”和“元宇宙”的差異與共生)

2021年3月，元宇宙概念第一股Roblox在紐交所敲鐘，引起資本市場的追捧，眾多互聯網巨頭開始入局。2021年10月，全球市值排名第6（8390億美元）的Facebook改名為Meta，讓元宇宙席卷各大社交平臺，一時間，游戲、互聯網、廣告營銷、娛樂等領域都把目光投向了這片“超級虛擬藍海”。

盡管元宇宙熱潮四起，但并沒有公認的定論。《元宇宙與“后人類社會”》一文中這么定義它：人類基于對現實世界的認知和理解，創造和構建一個基于現實、高于現實的虛擬宇宙。維基百科說：“元宇宙是通過虛擬增強的物理現實，呈現收斂性和物理持久性特征的，基于未來互聯網的，具有連接感知和共享特征的3D虛擬空間。”未來互聯網、感知和共享、虛擬空間，這些關鍵詞說明了元宇宙并非某項技術，而是時空互聯網的商業化表達。移動互聯網連接人與人，物聯網連接物與物、物與人，而元宇宙可以簡單理解為，未來連接時空的互聯網形態。

由于元宇宙與數字孿生在技術層面有部分重合，經常被拿來對比，尋找二者的關聯。與元宇宙處于概念階段不同，數字孿生已經是廣為人知的虛擬空間數據平臺業務形態，在智慧城市等多個領域商業化落地，本文主要探討兩者的差異化和未來發展方向。

1.

數字交互化的元宇宙

元宇宙是在科技不斷成熟的背景下，對數字空間的一次拓展，讓人類可以在數字空間中有更加多樣化、原生的體驗，而不僅僅是當下物理空間體驗的復制，具有一定的平行性和獨立性。Roblox用8個關鍵詞特征形容未來的元宇宙：身份、朋友、沉浸感、隨時隨地、多樣性、低延遲、經濟和文明。聯合MetaVerse名字中的“超越”含義，元宇宙的核心則指向了“人”與“數字社會系統”間的交互。

通常，元宇宙分為三個層次：數字孿生、數字原生、虛實相生。元宇宙可以映射物理世界、可以基于物理世界混合改造，也可以塑造一個獨立于物理世界的數字空間，探索一種在數字空間中特有的生活方式和社交體驗。因此，游戲被稱為最接近元宇宙的形態，比如暴雪的魔獸世界、米哈游制作的原神等大型在線游戲，玩家基于數字身份進入數字空間中進行體驗，我的世界（Minecraft）、Roblox等游戲則將重心放在了數字空間中的內容創建、內容生態等。

游戲引擎的核心就是模擬物理空間運行規律的物理引擎，包含對流體、動作、自然環境、光線、重力等物理作用的仿真，通過數字孿生、AI等功能實現與物理世界的高度同步。另外游戲對于社會空間的模擬更具有不可替代性：社交與交互、身份與形象、交易與經濟系統等，已經實現在游戲中再現社會經濟運行的各種場景。

在其他領域中，元宇宙正在脫離概念，探索商業化的可能性。比如此前在國內大火的“柳葉熙”IP；加州大學伯克利分校曾在《我的世界》游戲中搭建虛擬校園，舉辦線上畢業典禮；扎克伯格發布的一段視頻中包含云辦公的場景，你的同事會以數字形態出現在你的旁邊，在云辦公的場景中完成實時互動。

2.

虛實映射的數字孿生

數字孿生（Digital Twin）概念由美國教授Michael W. Grieves在2002年最早提出，他認為物理設備的數據，可以在虛擬空間中構建該物理設備的虛擬實體和子系統，并且這種聯系不是單向和靜態的，而是反映了整個產品的生命周期。因此，此種孿生概念，更多適用于工業領域的信息物理系統（CPS），后來逐漸在數字城市等領域發揮模擬、預測等作用。

城市是一個開放的復雜系統，包含交通、樓宇、能源、園區、商業等多個領域，當這么多系統彼此交織且相互作用后，尤其加入人與社會復雜變量后，組成了一個巨大的社會物理信息系統（CPSS）。作為物理世界的映射延伸，數字孿生用數字世界投射物理世界，對多維度數據進行智能分析，以自動化、智能化、智慧化方式管理運行業務，對城市管理、能源規劃等完成優化改進。

簡單總結為：數字孿生是通過數字技術對某個物理進程進行模擬仿真，觀察其數據分析后的變化與趨勢，發現問題并優化，為精準決策提供預測分析。

數字孿生的閉環屬性可以幫助制造業實時收集產品的性能數據，在虛擬模型中完成驗證產品設計、流程設計、生產排期、故障監測等環節，大幅提升生產效率，降低維修成本、人力成本。

3.

數字孿生與元宇宙的差異

數字孿生與元宇宙的共同點都是以數字技術為基礎，對物理世界進行模擬仿真，進行可視化感知與交互，一般而言，底層支撐技術原理通用。

不同點在于，數字孿生是以精確映射物理世界中的事件與設備為底層框架，小到工廠，大到城市管理，一切基于客觀的動態數據與人工智能分析，進一步模擬和分析，以輔助管理者精準決策。

元宇宙既可以以物理世界創造數字空間，也可以完全塑造獨立的數字世界，理念狀態是基于數字世界實現的原生社會，每個人都可以擁有唯一、獨立的數字身份，完成在線社交、工作、商業交易等。

總結而言，數字孿生重在對設備的監測、對城市的管理，而元宇宙側重于構建公平開放的理想數字社會。

4.

數字孿生與元宇宙的融合

數字孿生面向的是動態的演進過程和全生命周期的事件，應用在工業或數字城市管理時，不僅是物理世界的3D模型，也包含了城市規劃和管理，以及城市各行業運行過程中基于物聯網的動態數據。

數字孿生在對物理空間3D可視化、BIM、無人機測繪地形數據時，融合物聯網、傳感器、定位、社交內容等動態數據，采用游戲級引擎的渲染和現實增強，讓構建的數字空間具有高保真、高聚合的特性，既可以對現實世界完成映射，還可以對現實空間進行全息透視，應用在智慧工廠與城市管理場景時，實現模擬與耦合事件，以多個維度進行數字化監測與管理，讓產業數字化轉型再進一步。

比如艾藝曾為某企業定制開發的數字孿生解決方案中，采用無人機遙感影像搭配雷達激光點云，對現實工廠完成高精度測繪，構建高保真的數字工廠模型，采用游戲級引擎渲染，實時監測異常事件并及時告警，便于管理者更精準的分析數據，高效管理工廠。

數字孿生工廠建模

在為另一家機構定制的數字孿生解決方案中，艾藝基于現實空間的LBS服務與AR增強現實技術呈現全息場景，通過主視角觀察、仿真分析與過程控制，以更沉浸式的方式完成產品體驗與試用，為企業創造更大的商業價值。

艾藝智慧園區服務案例

過去幾十年是互聯網高速發展的時代，從簡單的人與人之間的連接，到現在物與物的互聯。在智慧城市不斷發展的當下，數字孿生技術也需要在數字空間創造新的體驗和管理方式。同時融合元宇宙的先進理念，進一步關注人與物的交互體驗，實現人與智能設備的高度協同，讓數字化轉型更加智慧。作為以“助力企業數字化轉型”為使命的IT服務平臺，艾藝始終以實現客戶價值為導向，融合先進的數字技術，讓數字孿生釋放更大的商業價值。