數(shù)字孿生的深海迷航

上世紀(jì)70年代，美國宇航局（NASA）籌劃構(gòu)建復(fù)雜的大型載人航天器。當(dāng)時(shí)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，航天任務(wù)進(jìn)行當(dāng)中，航天器的維護(hù)和修理面臨著環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)性高、故障不易排查等問題。

與其“盲人摸象”式的找故障，不如干脆做一個(gè)虛擬建模的仿真航天器?，F(xiàn)實(shí)中的飛船哪里有問題，在數(shù)字系統(tǒng)中的鏡像航天器上一目了然。

這是人類在探索宇宙中的一段插曲，也是人類探索數(shù)字孿生世界的因緣初始。

就像星空的面紗要逐層揭開，數(shù)字孿生的探索也在其后數(shù)十年逐步開展。從最初一臺機(jī)器、一部設(shè)備的數(shù)字孿生，到工廠、園區(qū)乃至城市的數(shù)字化復(fù)刻；從只能看到數(shù)據(jù)流動的抽象數(shù)字孿生，走向了一磚一石，一草一木的仿真重現(xiàn)。

如果把數(shù)字孿生比作一場潛水，經(jīng)過數(shù)十年的試探，淺海的風(fēng)景已經(jīng)有限。就像我們終究要乘著科技的舟楫，去到星空之外，去到智能深處。向著數(shù)字孿生世界的深海迷航，也已經(jīng)在悄然間開啟。

9月7日，在2023騰訊全球數(shù)字生態(tài)大會數(shù)字孿生專場上，騰訊發(fā)布了全新的數(shù)字孿生產(chǎn)品矩陣，即1底座3平臺（數(shù)字孿生底座、可視化平臺、空間實(shí)時(shí)計(jì)算平臺、實(shí)時(shí)仿真平臺），將人工智能、實(shí)時(shí)計(jì)算、仿真推演、數(shù)據(jù)驅(qū)動等技術(shù)深度融合。這一動作，被廣泛認(rèn)為是抵達(dá)了數(shù)字孿生的深水區(qū)。

那么數(shù)字孿生的深海中，究竟藏著什么？

或許是智能進(jìn)化的火種，或許是產(chǎn)業(yè)效率的激流，又或許是數(shù)實(shí)融合的宏大礦脈。

我們一起揭開這段，關(guān)于數(shù)字孿生的深海探索。

深海之下,鏡像世界

進(jìn)入21世紀(jì)以來，伴隨短途通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的崛起，實(shí)時(shí)傳遞運(yùn)行數(shù)據(jù)成為可能。數(shù)字孿生也步入了從理論設(shè)想到產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的快速發(fā)展。出現(xiàn)了諸如工業(yè)組件孿生、系統(tǒng)孿生、工藝孿生、虛擬仿真等應(yīng)用種類。工業(yè)、能源、游戲、智慧城市等產(chǎn)業(yè)，開始成為數(shù)字孿生的首批用戶。

這將近二十年的發(fā)展歷程中，數(shù)字孿生取得了長足的進(jìn)步。如果我們沿用潛水的比喻，這一階段實(shí)際上處于數(shù)字孿生的淺灘期，雖然技術(shù)與應(yīng)用百花齊放，但缺乏基于數(shù)字孿生整體目標(biāo)的統(tǒng)攝性與應(yīng)用深度。從數(shù)字孿生作為科技設(shè)想被提出的那一天起，它的目標(biāo)就非常明確，即在數(shù)字化的鏡像世界里，實(shí)時(shí)并完整地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物仿真復(fù)刻，且虛實(shí)之間可以進(jìn)行雙向映射，做到可預(yù)測和可控制。

但目前數(shù)字孿生實(shí)踐，卻大多具有一些不足：

1.單向度。大多數(shù)數(shù)字孿生項(xiàng)目，都以“大屏可視”作為主要呈現(xiàn)方式。僅僅是能通過孿生體系看到現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)流動，卻無法以數(shù)字世界影響現(xiàn)實(shí)世界。

2.低顆粒。數(shù)字孿生項(xiàng)目的另一個(gè)是特點(diǎn)，是僅僅將主要數(shù)據(jù)進(jìn)行低顆粒度的歸納。比如一個(gè)交通體系的數(shù)字孿生，僅呈現(xiàn)出車輛數(shù)據(jù)，然而影響交通體系的因素的多樣的，但多數(shù)細(xì)顆粒的數(shù)據(jù)，都被數(shù)字孿生體系排除在外了。

3.對象單一。顯而易見的是，越具有整體性、規(guī)模性的數(shù)字孿生系統(tǒng)，其價(jià)值也就越大。比如一座機(jī)場、一座工廠的數(shù)字孿生，價(jià)值顯然高于一個(gè)閘口、一臺機(jī)器。但受限于技術(shù)能力，大部分?jǐn)?shù)字孿生都還處在仿真復(fù)刻對象比較單一的局限中。

在數(shù)字化、智能化的浪潮中，企業(yè)真正期待的數(shù)字孿生，顯然不是簡單的大屏可視與數(shù)據(jù)歸納，而是要做出真正與生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行交互，提升產(chǎn)業(yè)效率，帶來產(chǎn)業(yè)價(jià)值的全方位數(shù)字孿生體系。

更高的期待與有限的水平，催使數(shù)字孿生必須再進(jìn)行一次下潛。

這次，數(shù)字孿生需要打破淺灘期單一目標(biāo)、單一技術(shù)、可視不可控的種種局限。在價(jià)值上，要實(shí)現(xiàn)對大型、大規(guī)模物理實(shí)體的完整實(shí)時(shí)化表達(dá)；在數(shù)據(jù)上，構(gòu)建全生命周期、全價(jià)值鏈的數(shù)據(jù)鏈路；在技術(shù)上，要融合仿真、AI、實(shí)時(shí)計(jì)算、知識圖譜、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)成果。最終打造出一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)全息映射、仿真推演、分析預(yù)測、實(shí)時(shí)交互的鏡像世界。

這次深海之旅，光是聽上去就知道難度很大。

而它的契機(jī)，開始于騰訊的一個(gè)想法。

一個(gè)工程師的藍(lán)海夢

2013年，騰訊開始規(guī)劃今天已經(jīng)成為深圳地標(biāo)建筑的濱海大廈。那時(shí)，騰訊內(nèi)部開始有了一個(gè)非?？萍?，也非常具有工程師思維的想法：為什么不能在建設(shè)物理大樓的同時(shí)，在數(shù)字世界建一座孿生的樓宇？從而讓數(shù)字鏡像變成樓宇的操作系統(tǒng)與安全屏障。

（騰訊濱海大廈）

藝術(shù)家夢到了一片海，會選擇去畫一幅海洋；而工程師夢見了海，則會考慮怎么修一條去海邊的路。秉承著工程師的文化基因與思維方式，濱海大廈的數(shù)字孿生設(shè)想，開始凝聚騰訊的各項(xiàng)技術(shù)積累，最終在大廈的建設(shè)過程中變?yōu)閷?shí)踐。而這些技術(shù)又沉淀下來，變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)與可迭代的技術(shù)平臺，以滾動前進(jìn)的方式，從騰訊內(nèi)部向各行各業(yè)延展——這就是騰訊的數(shù)字孿生起點(diǎn)。

2016年，騰訊數(shù)字孿生技術(shù)的另一條重要支脈被打開。這一年，伴隨著自動駕駛技術(shù)的崛起，騰訊決定將在游戲等領(lǐng)域充分積累的仿真技術(shù)釋放到自動駕駛領(lǐng)域，從而滿足自動駕駛研發(fā)過程中數(shù)字化測試的巨大需求缺口。而游戲仿真與現(xiàn)實(shí)車輛的結(jié)合，本身就是一種極具代表性的數(shù)字孿生。

十年以來，一個(gè)工程師思維推動的想法，變成了騰訊蔚為大觀的數(shù)字孿生體系，開始覆蓋園區(qū)、建筑、工業(yè)、能源、文旅等領(lǐng)域，成為騰訊在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的柱石之基。

更為重要的是，數(shù)字孿生的新航線，對于騰訊來說是一個(gè)技術(shù)逐漸匯聚、凝結(jié)的過程。我們必須知道，數(shù)字孿生并不是某種技術(shù)，而是若干技術(shù)在同一目標(biāo)下的匯總。就像潛入深海不是需要某種技術(shù)，而是面對任何問題都要有相應(yīng)的技術(shù)與解決方案作為對應(yīng)。

（城市自動化三維建模）

在數(shù)字孿生的航線中，騰訊在各個(gè)科技領(lǐng)域的涓涓細(xì)流，匯聚成了一片技術(shù)藍(lán)海。

比如說，游戲引擎中的物理引擎和渲染引擎，是數(shù)字孿生仿真在準(zhǔn)確度與保真度上的基礎(chǔ)。而騰訊在游戲領(lǐng)域的技術(shù)能力，在這個(gè)產(chǎn)業(yè)方向獲得了充分釋放。

數(shù)字孿生龐大的算力需求，則有賴于騰訊在云計(jì)算、云渲染領(lǐng)域提供算力支撐。基于云端的分布式計(jì)算，騰訊數(shù)字孿生可以極大減少算力限制對孿生應(yīng)用帶來的影響。

在對數(shù)字孿生價(jià)值愈發(fā)重要的AI技術(shù)方面，騰訊在自動化重建、仿真推演、多源融合傳感等領(lǐng)域，都探索了AI技術(shù)與數(shù)字孿生深度結(jié)合的可能性，為行業(yè)拓展了技術(shù)融合的邊界。

可視化高清、實(shí)時(shí)化通信對于數(shù)字孿生應(yīng)用至關(guān)重要，騰訊領(lǐng)先的音視頻技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)毫秒級編解碼，滿足數(shù)字孿生的低延時(shí)通信需求，從而實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的雙向映射。

（數(shù)字孿生技術(shù)體系，源：《騰訊數(shù)字孿生云白皮書》）

這些各自處在不斷進(jìn)步軌道上的技術(shù)積累，圍繞騰訊數(shù)字孿生，構(gòu)成了螺旋狀上升的能力矩陣，甚至變成了騰訊進(jìn)入產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的底氣與底牌。

騰訊數(shù)字孿生與其他公司最大的不同，是能夠通過完整的技術(shù)和產(chǎn)品，進(jìn)入用戶在產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的核心流程，從而將數(shù)字孿生能力提升到可治理、可控制的“深海階段”，而不再讓數(shù)字孿生停留在只有大屏的“淺灘期”。

而今年的數(shù)字生態(tài)大會，可以看作騰訊數(shù)字孿生潛入深海的又一道分水嶺。

從下潛探索，到海底基地

看過深?？苹秒娪?，或者玩過深海生存游戲的朋友，會有這樣的感想。面對未知的深海，人類最開始會進(jìn)行一次次下潛。而當(dāng)未知變成已知，深海不再遙遠(yuǎn)，人類則會開始整合資源，建造海底基地，將其作為探索海洋世界的橋頭堡與樞紐中心。

在探索了數(shù)字孿生世界整整十年后，騰訊也決定建造這樣一座“海底基地”。

騰訊集團(tuán)副總裁、騰訊智慧交通與出行總裁鐘翔平在大會上表示，騰訊一直致力于推動數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，用先進(jìn)、完整、成熟、開放的數(shù)字孿生技術(shù)與產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)數(shù)字化“深水區(qū)”，助力產(chǎn)業(yè)客戶打造好看、可算、易管、善控的數(shù)字孿生應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)高質(zhì)量發(fā)展。

經(jīng)過十年的數(shù)字孿生探索之后，騰訊決定將積累的能力與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整合。比如高精地圖、大屏可視化、自動駕駛等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成與平臺化開放。整合后的數(shù)字孿生能力，就構(gòu)筑成了數(shù)字生態(tài)大會中發(fā)布的“一個(gè)底座，三個(gè)平臺”，并且開放其面向合作伙伴的賦能。這樣的動作可以理解為騰訊在數(shù)字孿生深海區(qū)構(gòu)建了樞紐，從而可以推動整個(gè)生態(tài)向數(shù)字孿生深水區(qū)進(jìn)行探索，促進(jìn)全領(lǐng)域的技術(shù)躍遷與商業(yè)繁榮。

（騰訊數(shù)字孿生全新產(chǎn)品矩陣及應(yīng)用場景）

具體而言，騰訊數(shù)字孿生產(chǎn)品矩陣本次完成的升級，是圍繞空間構(gòu)造、物聯(lián)感知、時(shí)空計(jì)算、逼真渲染、仿真推演5大核心能力，構(gòu)建了數(shù)字孿生底座+可視化平臺+實(shí)時(shí)仿真平臺+空間實(shí)時(shí)計(jì)算平臺，從而讓伙伴與用戶能夠低門檻、集成化獲取騰訊的數(shù)字孿生能力，形成好看、可算、易管、善控的一站式數(shù)字孿生平臺。

任何行業(yè)、任何企業(yè)的數(shù)字孿生探索，在今天都非易事，它需要觸及到游戲科技、云計(jì)算、AI、仿真、高精地圖等各方面的核心技術(shù)。技術(shù)門檻、開發(fā)難度與運(yùn)維挑戰(zhàn)都非常驚人。而在騰訊數(shù)字孿生一個(gè)底座，三個(gè)平臺的加持下，伙伴與用戶可以獲得一站式數(shù)字孿生平臺。其中，底座產(chǎn)品涵蓋上千種豐富的物模型，云仿真平臺支持云端1000個(gè)場景并發(fā)，低延時(shí)信號傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)端到端延時(shí)控制在百毫秒級，空間計(jì)算支持PB級空間數(shù)據(jù)秒級查詢結(jié)果輸出。

在這座海底基地的加持下，數(shù)字孿生的深海迷航，會從騰訊能做到，變成用戶能做到，千行百業(yè)能做到。

深海航道，由此通行。

航道與寶藏

關(guān)注科技領(lǐng)域的朋友，這些年總會在不經(jīng)意間聽到來自數(shù)字孿生的消息。比如某某地完成了數(shù)字孿生系統(tǒng)搭建，某某地的數(shù)字孿生應(yīng)用令人驚艷，而如果我們仔細(xì)考察，會發(fā)現(xiàn)其背后多有騰訊的助力。

目前階段，騰訊數(shù)字孿生已經(jīng)覆蓋了城市、交通、能源、建筑、制造、文旅等數(shù)十個(gè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，獲得多個(gè)國家級獎(jiǎng)項(xiàng)，并且與超過300家行業(yè)伙伴形成良好的合作關(guān)系，合作落地項(xiàng)目超過500個(gè)，伙伴生態(tài)持續(xù)擴(kuò)大。

在騰訊打開的數(shù)字孿生深海航道中，很多用戶都在鏡像世界找到了期待已久的寶藏。其中最著名的，或許要屬故宮。

如果看過《我在故宮修文物》，就會知道文物的保管、修繕、留存，一點(diǎn)一滴皆非易事。而數(shù)字孿生，已經(jīng)成為今天故宮升級文保能力的新抓手。

在故宮博物院內(nèi)，有一個(gè)故宮·騰訊聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室可以一體化采集文物的多維度數(shù)據(jù)，減少文物數(shù)字化全流程所需要的時(shí)間，提升數(shù)字化質(zhì)量和流程效率。

（數(shù)字孿生技術(shù)助力打造故宮智慧文博樣板間）

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室背后，是騰訊數(shù)字孿生團(tuán)隊(duì)與故宮博物院團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)的“數(shù)字孿生智慧管理平臺”。平臺以騰訊數(shù)字孿生的核心能力為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了空間高精度建模、物聯(lián)網(wǎng)可視化監(jiān)測、設(shè)備與采集等多源數(shù)據(jù)融通，它可以在線上復(fù)刻建筑體的樣貌和結(jié)構(gòu)，同時(shí)依托物聯(lián)感知能力，集成和聯(lián)動了實(shí)驗(yàn)室拍攝、照明、環(huán)境、能耗、倉儲等多重設(shè)備的運(yùn)行信息，構(gòu)建出一個(gè)與實(shí)體建筑互聯(lián)互通的“孿生空間”。我們所說數(shù)字孿生低顆粒度的難題，就在故宮文保工作集合了光、熱、濕度、能源等多重?cái)?shù)據(jù)的數(shù)字孿生探索中得到了破解。

另一方面，這一平臺在功能上包含了管線管理、能耗管理、恒濕管理、智能倉儲、門禁管理、照明管理、環(huán)境管理等，除了綜合態(tài)勢的展現(xiàn)，更有設(shè)備之間的聯(lián)動策略，從而打破了數(shù)字孿生對象單一、功能不全面的困境。

在世界最大規(guī)模的木結(jié)構(gòu)古建筑中，實(shí)現(xiàn)最為領(lǐng)先的數(shù)字孿生探索。這一幕，就頗有數(shù)實(shí)融合的中國詩意。

而在浦東機(jī)場，我們則能看到數(shù)字孿生與現(xiàn)代社會的緊密耦合。為了保障飛行安全，提高機(jī)場運(yùn)行效率，浦東機(jī)場在機(jī)坪部署了大量的智能化監(jiān)測設(shè)備，對飛機(jī)的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位采集，并通過AI視頻分析平臺，在數(shù)字孿生世界形成對機(jī)場與飛機(jī)的智能化監(jiān)控。目前，這套體系實(shí)現(xiàn)了對航班地面運(yùn)行過程中19個(gè)節(jié)點(diǎn)的全方位保障，已覆蓋290個(gè)機(jī)位、數(shù)據(jù)的綜合準(zhǔn)確率已高達(dá)98%。

與此同時(shí)，浦東機(jī)場還是數(shù)字孿生技術(shù)與多重?cái)?shù)字化價(jià)值的交匯點(diǎn)。比如基于騰訊的數(shù)字孿生能力，結(jié)合低代碼開發(fā)平臺，浦東機(jī)場實(shí)現(xiàn)了機(jī)場一線人員利用“拖拉拽”方式開發(fā)業(yè)務(wù)應(yīng)用，大幅降低了開發(fā)門檻。未來我們還將看到，在天氣推演、機(jī)場資源調(diào)度、緊急車輛路線動態(tài)規(guī)劃、機(jī)場進(jìn)出港效率仿真、應(yīng)急仿真等場景中，都有騰訊實(shí)時(shí)孿生平臺提供的仿真能力。在機(jī)場服務(wù)領(lǐng)域，浦東機(jī)場與騰訊等伙伴攜手，打造了覆蓋精準(zhǔn)定位、室內(nèi)外導(dǎo)航、線上商城、停車、航班查詢、物流配送等多類型的服務(wù)能力。

（浦東機(jī)場機(jī)坪，源：浦東機(jī)場官網(wǎng)）

從中不難看出，我們距離數(shù)字孿生并不遙遠(yuǎn)，數(shù)字孿生的深海之旅也并不神秘。一件被妥善保護(hù)的文物，一次高效的出行，一個(gè)園區(qū)省了電，一座工廠早下班。這些就是數(shù)字孿生帶給世界的保障，這就是騰訊數(shù)字孿生所通向的地方。

再回首，世界已經(jīng)有了清晰的數(shù)字倒影。

再出發(fā)，鏡像中的數(shù)字深海，風(fēng)景動人依舊。

數(shù)字孿生，正讓萬物充盈且偉大。

審核編輯 黃宇