在高速上,司机遇到雨雾天气,视线受阻,但不用高度紧张,车机和手机导航软件会自动提示周围行车情况,给路上的人一份安心;在矿区里,工人在办公室依靠远程操控设备就可以控制危险作业区的无人驾驶矿车;在“数字工厂”里,对真实工厂的全景还原帮助专家、工程师更好地管理实际产线和设备;在“数字长城”小程序中,通过游戏技术还原的喜峰口西潘家口段长城仿佛近在眼前……
2020年,腾讯马化腾首次提出“全真互联”。过去两年,关键技术突破、企业主动转型、用户习惯迁移,多重因素正在推动“全真互联”时代加速到来。2022年9月26日,腾讯联合埃森哲发布《全真互联白皮书》,首次对该概念做了全面系统的解读。《白皮书》还特别指出,近年来大火的数字孪生是全真互联的核心关键技术之一。
从学术概念到影视画面,从资本热炒到大厂追逐,从“十四五”规划纲要到腾讯的《全真互联白皮书》,数字孪生走过了怎样的嬗变历程,又将通往怎样的未来之路?
一、数字孪生,不是单纯虚拟仿真
到底何为“数字孪生”?
简而言之,就是针对物理实体仿真出数字孪生模型从而构建虚拟的数字世界,并借助数字世界影响现实世界。小到一颗螺丝钉,大到一个企业,甚至一座城市,现实世界中的各种事物均可通过数字孪生技术实现管理、优化、迭代。
相比于Web3、元宇宙等概念,以数字孪生为代表技术的“全真互联”更加务实,其目的不是单纯建构一个虚拟世界,而是帮助人们跨越物理和空间的限制去工作、生活,拓展能力和体验的边界。
实际上,数字孪生在现实世界的应用早已有之。
梳理数字孪生的沿革历程,我们可以看出:数字孪生缘起于NASA在航空航天领域的研究,AFRL将其应用于军工领域,而西门子、达索等巨头基于其在工业软件、工程仿真领域多年的深厚积累,定义并主导了数字孪生技术的演进与发展。例如,德国西门子公司积极推进包括数字孪生在内的数字化业务,并且应用在了西门子工业设备Nanobox PC的生产流程里;工业软件巨头达索立足数字空间全链条软件优势,通过与OT企业合作,构建了闭环优化的产品数字孪生解决方案。
2019年,埃航空难与巴黎圣母院大火两场灾难则让有关数字孪生的讨论掀起了热潮:无论是在波音737MAX8型飞机空难的事故调查中,还是巴黎圣母院的数字模型在修复重建工作中的应用,都让人们越来越重视数字孪生技术的重要作用与巨大前景。
作为数字经济的重要抓手,近年来我国数字孪生行业也开始受到广泛关注。2019年在A股市场诞生了两大明星——一是边缘计算,另一个就是数字孪生,多支相关股票出现涨停。国家层面,数字孪生的相关政策密集出台,定义其为工业互联网与产业数字化战略的关键技术之一。行业应用层面,数字孪生的应用领域早已超出航空、军工、工业制造的范围,正逐步拓展到交通、建筑、环保、能源、城市治理、医疗等领域。
未来,随着政策环境优化、技术演进、以及行业标准和体系逐步成熟,数字孪生在中国的应用实践将进一步拓展,价值前景与市场潜力将不断释放,正成为中国数字经济自主创新的重要抓手。
二、助力前沿技术突破“卡脖子”
实际上,基于机理建模,“以虚控实”的思想早已有之,数字孪生的概念和技术也发展多年,为何直到近几年才持续发酵,并升级为国家非常重视的数字技术?
在早期应用中,很多企业发现,“数字孪生”的前提是“数据”,而且是有应用场景、有行业属性的海量业务数据。而获取和处理这些数据所需的连通性、感知能力、计算能力、数据存储以及带宽成本高昂,令人望而却步。
近年来,伴随着云计算、大数据、移动互联网、人工智能、5G、物联网等技术的不断成熟,数字孪生核心的建模与仿真跨越了技术瓶颈,其在线化、泛在化、常态化正逐渐成为现实。例如传感器设备的大范围布设,搭建了可以更广泛地收集现实世界数据的物联网,运用大数据分析技术则进一步提升了决策与控制能力;而云计算、量子计算等对计算能力局限的打破将进一步提升虚拟数字模型的精细化程度,更全面满足仿真应用目标的需要,推动数字孪生等创新应用的更快发展。
数字新基建的大范围落地,为数字孪生在中国的新一轮生长厚植了土壤;尖端技术领域的国际环境变化,解决“卡脖子”问题的需要,则让数字孪生成为战略层面高度重视、政策层面积极引导的“希望之光”。
可以看出,中国的数字孪生行业发展已经呈现出“百花齐放”的良好局面,众多行业领域正在探索应用数字孪生推动数字化转型的实践方法论,很多大项目、工程的背后也不乏互联网大厂投身数字孪生研究的身影。可以肯定的是,数字孪生的产学研用协作发力,在新一轮产业革命中,必将为中国带来更多弯道超车的机遇。
三、产业赛道亟需被“激活”
必须承认的是,尽管我国探索数字孪生的热情高涨,但由于发展时间较短,整体上还处在起步阶段,存在着很大的局限和挑战:
一、产业实践大多数停留在简单的可视化和数据分析,与国外基于复杂机理建模的分析相比还处在较浅层面,在行业应用上也还有待延展,缺乏深度与广度。
二、国内数字孪生厂商布局分散,在技术路线和派别上难以达成一致,也缺乏统一的行业标准。
三、行业目前还没有面向开发者的数字孪生开放平台,也缺乏可以聚合资源、经验、成果的领头羊企业,建立打通全链的数字孪生生态。
可喜的是,部分互联网大厂正在加大这方面的努力。
具有里程碑意义的一幕是,今年7月份,腾讯内部曾发文调整腾讯云与智慧产业事业群(CSIG)组织架构,宣布成立全新的数字孪生产品部,该部门业务负责人万超在采访中曾表示:“经过不断的技术打磨,腾讯在该领域已经建立体系化技术优势,自研了诸多核心技术。”
相关报道也表明,腾讯数字孪生是集团技术品牌,汇聚公司内科研、实践与C端能力,已经在多行业面向业务场景打造创新服务。
12月1日9:30,在2022年腾讯数字生态大会上,据悉鹅厂将首次以分论坛的形式全方位展示数字孪生能力。新品发布、成果展示、技术架构曝光,鹅厂会以怎样的姿态占位未来的数字孪生行业生态?目前主办方已经预告可以在“腾讯数字生态大会”官网及“腾讯数字孪生”视频号预约观看直播,届时,一切都将揭晓。
