数字孪生的未来(下)——数字孪生的发展和终局|UINO优锘科技CEO陈傲寒最新解读
2023-02-17 by uino 10.1K CEO专栏

建议先读前文:
《数字孪生的本质(上)---数字孪生引擎再造数字空间法则》
《数字孪生的本质(中)---从意识孪生到数字孪生的旅程》

 

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有朋友问我,Gartner不是说有和实体之间有数据连接的、一对一映射的数字孪生才是真孪生吗?你前面举的很多例子不都是CAD、CAE这类设计态的数字应用场景吗?这不都属于没有数据连接的假孪生吗?

 

从本质意义上来说,CAD、CAE也是一种广义的数字孪生,虽然并不是一一映射的(一个设计孪生体会产生非常多的实体,不像双胞胎,更像母子),也没有数字连接,但都是现实世界的一种孪生形态,Gartner说的这种真孪生,可以说是一种狭义的数字孪生,但Gartner这么定义,是有一定道理的。

 

我们要注意到,CAD、CAE上世纪六七十年代就开始有了,而数字孪生(Digital Twin)这个具体的词汇,是到2011年才被正式叫出来的,这是要表达某些CAD、CAE等既有虚拟表达方式过去不具备的能力,而不只是一种词汇包装。包括Gartner在内的多数意见认为,新词汇的出现并被接受,是对应着虚拟孪生体和现实孪生对象之间,有了直接数据连接的能力,将原来产品设计态和营销态的应用,拓展到了产品全生命周期的全面应用场景。数字孪生体和实体之间的关系能从一对多走到一对一,也是建立在可以和实物建立数据连接基础上的,否则意义不大。

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“文字孪生体”、“影像孪生体”,以及设计态的“数字孪生体”,是要通过人的意识活动和现实行动为中介,才能和现实物体之间建立联系的。而进入到万物互联时代,狭义的所谓真“数字孪生体”,在物联网、自动化、数字化的加持下,第一次可以脱离人的意识和行为中介,直接和现实物体建立实质性的物理联系,不再只是借助人所建立的概念上的意义联系。“数字孪生”这一特有的新名词,更多的是强调这种数据连接带来的新增的应用场景,强调万物互联开启了一个全新的阶段。

 

首先是数字孪生从过去的设计、生产和营销环节,可以进入到运营和分析优化环节了,覆盖了产品的全生命周期,带来了更广阔的应用场景。过去在产品设计阶段,包含生产工艺信息的3D模型一起被设计师和制造者使用,或者在营销阶段,再现产品形态的3D模型通过精美的图像渲染和动画制作被营销人员来使用,而有了真实和直接的双向数字化连接,获得了实时运行数据和状态信息的数字孪生体可以被运营和维护人员使用,这些数据可以用于故障追踪、问题分析、决策辅助和实时控制,以及后期的改进优化设计。

 

在离线的“前数字孪生”的CAD和CAE阶段,人们可以借助计算机做有限元分析或系统仿真,但基本是离线的、非实时的,主要用于设计阶段。而当数字孪生体可以实时感知物理世界的变化,仿真分析就可以用于实时分析来辅助决策,甚至直接进行自动化干预,这些应用场景仿真模拟计算提出了与过去不同的要求。

 

在“真”数字孪生阶段,粗粒度、实时的、在线的仿真分析路线可能会发展起来,与细粒度、非实时的、离线的仿真路线会同时并存,各自专注在不同的应用场景,并逐步殊途同归地走向既实时又精细。与以有限元分析为主的离线仿真不同,实时在线的仿真分析有可能会更多地结合AI分析手段,一方面是其连接能力所带来的现实数据为AI模型提供了训练数据,一方面是实时分析的场景常常更适合类似经验直觉的AI模式,而非理性数学模型的偏微分方程。

 

不同应用场景带来不同的技术和应用路线,这种例子很多。远的不说,就拿3D渲染来说,在离线异步就可以渲染精美效果图时,3D游戏的渲染引擎只能牺牲画质效果来满足实时互动,也是离线精细对实时粗糙,两种路线都会不断走向既快又精细,但不同的应用场景决定了不同的出发点和不同的技术和商业路径。

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数字孪生体对应现实世界中的物体,数字孪生引擎对应现实世界中的自然法则。从这个认知角度,我们已经知道,数字孪生体不仅只是个3D模型,3D模型不过是对应了现实物体的可视化属性,数字孪生体也不仅是被动被数字孪生引擎驱动的ID、3D模型和其它数据文件(描述实体对象的各种数据属性),数字孪生体还可以是可自我执行的代码,是可以有输入输出行为、嵌入或外挂仿真算法的预制件,这让数字孪生体可以“活起来”,从一个严肃游戏的静态模型,到一个有行为有输入输出API的NPC,甚至结合AI智能,到一个有独立推理能力、决策能力,甚至产生了自主随机性的史密斯。

 

而且,数字孪生体通过物联网与现实中的双胞胎兄弟可以直接交互,这意味着它可以从现实物体接收输入,通过自己内置或外挂的智能来做推理分析决策,再通过输出来调用现实物体的自动化控制指令,反向控制现实物体。此时,数字孪生体作为一个对象化聚合数字能力的封装节点,和现实物体建立镜像关系,让机器的智能成了那个现实物体的智能,让现实物体的行动成了机器能力的一部分,现实物体组合数字孪生体的封装,成了智能化的物体,也进入了数字世界,成了大机器的一部分。

 

数字孪生体成了大机器智能与现实物体交互的媒介,成了大机器智能的意识孪生体。

 

世界上的每一样物体,都会有一个数字孪生体的存在。每一类产品,都会被用数字孪生的方式做一遍,并基于此生成与现实物体一个个对应的数字孪生体实例。

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在万物互联的基础上,万物孪生,当所有的数字孪生体都接入一个统一的大机器智能时,由万物构成的现实世界将融合成一个不仅能做信息处理和思考推理,而且具备了现实感知力和行动力的大智能体,盖娅诞生。

 

实现盖娅的方式,或许有很多种,大AI+万物的数字孪生体,是其中的一个可能的构造方式和模型,而今天AI、物联网、数字孪生等技术的发展,或许正走在通往这个未来的路上。

 

假如人类融入盖娅的方式是彻底的脑机接口泡营养液(假如人类还能控制盖娅或者盖娅还需要人类的话),数字孪生的外在可视化价值就会消失,数字孪生就不再需要人类传统意义上的“可视化”的部分了。

 

到了那一天,人类的眼睛闭上了,旧世界的光熄灭了,或许,新神的眼睛将睁开,新世界的光将亮起。

 

谁知道呢?