元宇宙与数字孪生的虚虚实实

前情回顾#数字孪生#

随着元宇宙的火爆，数字孪生概念也随之被热捧。在今年的世界互联网大会乌镇峰会上，很多嘉宾都在谈数字孪生。前面的文章，我们对数字孪生的概念及应用做了解析。

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由于元宇宙与数字孪生在技术层面有部分重合，经常被拿来对比，寻找二者的关联。与元宇宙处于概念阶段不同，数字孪生已经是广为人知的虚拟空间数据平台业务形态，在智慧城市等多个领域商业化落地，本文主要探讨两者的差异化和未来发展方向。

# 01

数字交互化的元宇宙

元宇宙是在科技不断成熟的背景下，对数字空间的一次拓展，让人类可以在数字空间中有更加多样化、原生的体验，而不仅仅是当下物理空间体验的复制，具有一定的平行性和独立性。

Roblox用8个关键词特征形容未来的元宇宙：身份、朋友、沉浸感、随时随地、多样性、低延迟、经济和文明。联合MetaVerse名字中的“超越”含义，元宇宙的核心则指向了“人”与“数字社会系统”间的交互。

通常，元宇宙分为三个层次：数字孪生、数字原生、虚实相生。

元宇宙可以映射物理世界、可以基于物理世界混合改造，也可以塑造一个独立于物理世界的数字空间，探索一种在数字空间中特有的生活方式和社交体验。

因此，游戏被称为最接近元宇宙的形态，比如暴雪的魔兽世界、米哈游制作的原神等大型在线游戏，玩家基于数字身份进入数字空间中进行体验，我的世界（Minecraft）、Roblox等游戏则将重心放在了数字空间中的内容创建、内容生态等。

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，通过数字孪生、AI等功能实现与物理世界的高度同步。另外游戏对于社会空间的模拟更具有不可替代性：社交与交互、身份与形象、交易与经济系统等，已经实现在游戏中再现社会经济运行的各种场景。

在其他领域中，元宇宙正在脱离概念，探索商业化的可能性。比如此前在国内大火的“柳叶熙”IP；加州大学伯克利分校曾在《我的世界》游戏中搭建虚拟校园，举办线上毕业典礼；扎克伯格发布的一段视频中包含云办公的场景，你的同事会以数字形态出现在你的旁边，在云办公的场景中完成实时互动等。

# 02

虚实映射的数字孪生

数字孪生（Digital Twin）概念由美国教授Michael W. Grieves在2002年最早提出，他认为物理设备的数据，可以在虚拟空间中构建该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是反映了整个产品的生命周期。

因此，此种孪生概念，更多适用于工业领域的信息物理系统（CPS），后来逐渐在数字城市等领域发挥模拟、预测等作用。

城市是一个开放的复杂系统，包含交通、楼宇、能源、园区、商业等多个领域，当这么多系统彼此交织且相互作用后，尤其加入人与社会复杂变量后，组成了一个巨大的社会物理信息系统（CPSS）。

作为物理世界的映射延伸，数字孪生用数字世界投射物理世界，对多维度数据进行智能分析，以自动化、智能化、智慧化方式管理运行业务，对城市管理、能源规划等完成优化改进。

简单总结为：数字孪生是通过数字技术对某个物理进程进行模拟仿真，观察其数据分析后的变化与趋势，发现问题并优化，为精准决策提供预测分析。

比如，数字孪生的闭环属性可以帮助制造业实时收集产品的性能数据，在虚拟模型中完成验证产品设计、流程设计、生产排期、故障监测等环节，大幅提升生产效率，降低维修成本、人力成本。

# 03

数字孪生与元宇宙的异同

元宇宙并不是数字孪生的高级形态

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数字孪生在真实世界中一定可以找到原型而元宇宙却不一定能

数字孪生，重点在用数字技术孪生一个现实中的物体。所以现实与虚拟两个世界一一对应。也就是为什么数字孪生要求仿真、要求数模同步、要求反向控制。

这些数字孪生的要素都是针对虚拟和现实两个世界的物体而言的。数字孪生设备就一定有一个设备，数字孪生工厂就一定有个工厂，数字孪生城市就一定有一个城市。只不过我们将现实孪生到虚拟空间中进行管理。所以两边的数据要同步，两边的形象动作要一致，两边的机理要相同，我们要能够在虚拟空间反向控制现实物体，它是现实生活中的物理对象在数字世界中创建的一个副本。

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元宇宙是在虚拟空间中创造出来的一个新的世界

比如大家玩游戏《魔兽争霸》里面有个“艾泽拉斯"，难道地球上还真有这个地方吗？所以元宇宙是集体的数字虚拟共享空间，包含基于互联网的数字世界以及这个世界中的数字衍生物，由持久的、共享的、三维的虚拟空间组成，并连接成一个可感知的虚拟宇宙。

总结来说，元宇宙可以塑造出一个全新理念的数字世界，它更加倾向于构建公共、娱乐以及社交的理想数字社会，每一位“居民”都会拥有唯一、独立的数字身份，并且可以借由这个身份进行社交、生产等动作，社会性更强。

而数字孪生则更加倾向于改善对现实社会的治理、对行业技术的创新和效率的改进，帮助人们更好的决策。结合人工智能和深度学习，最终实现自动控制或自主决策控制，即自主孪生。

可以说，数字孪生是元宇宙构建过程中担当着现实仿真的技术范式和混合虚拟的现实框架基础。

小结

 近年来，数字孪生技术的应用日渐广泛，在智慧城市等领域拥有广阔的应用场景。通过数字孪生技术，可以将城市构成的全部要素再现，让万物皆可看见、可管理、可控制、可分析、可预测，能够更精准地辅助城市管理者进行决策 ，推动城市向智能化、智慧化发展。

通过更好地预测、监控、跟踪、分配、资源管理、优化和质量控制，集成数字孪生和元宇宙技术在优化许多行业方面具有巨大的潜力。此外，实现VR、AR、机器学习等技术可以提供更精确和准确的预测。随着越来越多的公司采用这元宇宙和数字孪生这两种技术，一个更加互联的虚拟世界将很快到来。

编辑：岳青植
监制：李红梅

参考来源：

1.《数字孪生需求渐增 爆发尚待时日》中国经营报

2.《从人工智能到数字孪生，从赋能实体到探索元宇宙 “乌镇之约”：畅想数字未来新图景》上海证券报

3.《元宇宙和数字孪生的区别与联系》中国网

4.《李德仁院士：元宇宙与数字孪生是两个不同概念》钛媒体

5.《“数字孪生城市”来了，它不止是一场空想乌托邦》光明网

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