在數(shù)字時(shí)代的大背景下，數(shù)實(shí)融合發(fā)展不斷深入，數(shù)字孿生作為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化核心技術(shù)之一，其大規(guī)模應(yīng)用還處于起步階段。但面對(duì)著諸多領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級(jí)需求，其發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，成為政產(chǎn)學(xué)研用等各界的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域，數(shù)字孿生儼然已走到了新時(shí)代的聚光燈下。
12月1日，在2022騰訊全球數(shù)字生態(tài)大會(huì)數(shù)字孿生專場(chǎng)，騰訊發(fā)布了《騰訊數(shù)字孿生云白皮書》（以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”）。該報(bào)告由騰訊研究院、數(shù)字孿生產(chǎn)品部、智慧行業(yè)八部、智慧交通事業(yè)部和智慧行業(yè)五部等部門共同編制，全面闡述了數(shù)字孿生的發(fā)展背景、技術(shù)體系、應(yīng)用場(chǎng)景和演進(jìn)趨勢(shì)，多維且深度的解構(gòu)了數(shù)字孿生全鏈條。
同時(shí)，報(bào)告還從數(shù)字孿生云底座、核心技術(shù)能力、典型行業(yè)服務(wù)等方面展示了騰訊深耕數(shù)字孿生的決心和成果，其“堅(jiān)持開放生態(tài)與合作共創(chuàng)”的理念也得以彰顯，騰訊也能夠以此為契機(jī)，攜手各界伙伴共同探討并推動(dòng)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這也是該報(bào)告發(fā)布的初衷。
數(shù)字孿生持續(xù)迭代升級(jí)，讓“萬物孿生”逐漸照進(jìn)現(xiàn)實(shí)
據(jù)報(bào)告顯示，數(shù)字孿生已成為科技戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵抓手，為搶抓數(shù)字孿生發(fā)展機(jī)遇，美國、歐盟和中國等從數(shù)字孿生技術(shù)、應(yīng)用、投資、生態(tài)等維度進(jìn)行了積極布局。美國方面，主要以國防科技戰(zhàn)略為驅(qū)動(dòng)，完善數(shù)字孿生頂層設(shè)計(jì)，進(jìn)行數(shù)字孿生項(xiàng)目投資，推動(dòng)跨行業(yè)應(yīng)用，培育產(chǎn)學(xué)研生態(tài)；歐盟方面，頂層設(shè)計(jì)與項(xiàng)目投入同步進(jìn)行，加大數(shù)字孿生在不同領(lǐng)域的落地布局，推動(dòng)數(shù)字孿生在環(huán)境保護(hù)、城市建設(shè)、生產(chǎn)制造等領(lǐng)域的投資和應(yīng)用。
我國數(shù)字孿生政策布局早已開啟，經(jīng)過不斷演進(jìn)，逐步形成了“技術(shù)＋應(yīng)用”的雙輪驅(qū)動(dòng)體系，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造了良好空間，借著“十四五”規(guī)劃的東風(fēng)，國家層面和各個(gè)地方都在推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)創(chuàng)新，拓展數(shù)字孿生在泛行業(yè)的縱深應(yīng)用。
報(bào)告指出，經(jīng)過持續(xù)的技術(shù)迭代和實(shí)踐探索，數(shù)字孿生以“模擬仿真”為起點(diǎn)，經(jīng)過多年的實(shí)踐和理論發(fā)展，逐步形成了“幾何+機(jī)理+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的應(yīng)用范式。從內(nèi)涵定義上看，數(shù)字孿生是對(duì)物理實(shí)體的數(shù)字化表達(dá)，以歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合幾何、機(jī)理、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等多種數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理對(duì)象的映射呈現(xiàn)、分析優(yōu)化、診斷預(yù)測(cè)以及閉環(huán)控制。在實(shí)施層面，數(shù)字孿生需要達(dá)到“能交互、可計(jì)算、易應(yīng)用”三個(gè)要求。
數(shù)字孿生實(shí)施參考架構(gòu)圖
報(bào)告還指出，數(shù)字孿生技術(shù)體系涉及數(shù)字支撐、孿生構(gòu)建、人機(jī)交互三大類技術(shù)，這些技術(shù)不斷進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)，共同提升了數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性、靈活性和交互性。其中，幾何建模及展示技術(shù)路徑呈現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)，推動(dòng)了數(shù)字孿生向建模高效、實(shí)時(shí)展示、部署靈活的方向發(fā)展；物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字線程、大數(shù)據(jù)為數(shù)字孿生提供了數(shù)據(jù)支撐能力，人工智能也促進(jìn)了數(shù)字孿生預(yù)測(cè)能力；仿真建模開始向集成和實(shí)時(shí)演進(jìn)，助力數(shù)字孿生構(gòu)建精確模型；數(shù)字支撐技術(shù)進(jìn)行持續(xù)迭代，夯實(shí)了數(shù)字孿生的基礎(chǔ)能力；XR技術(shù)基于沉浸式交互能力，拓展了數(shù)字孿生的應(yīng)用空間。
數(shù)字孿生技術(shù)體系
依托四大核心技術(shù)，騰訊數(shù)字孿生云助力多行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
值得一提的是，報(bào)告中還匯總介紹了騰訊數(shù)字孿生云的核心技術(shù)以及面向交通、能源、建筑等行業(yè)需求打造的數(shù)字孿生產(chǎn)品。在技術(shù)上，騰訊以云、圖、AI等能力為基礎(chǔ)，依托在游戲領(lǐng)域積累的渲染引擎能力、大規(guī)模在線游戲的協(xié)同技術(shù)、AI驅(qū)動(dòng)和游戲化的交互技術(shù)，以及社交領(lǐng)域的音視頻技術(shù)、交通和自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的大規(guī)模并行仿真技術(shù)、領(lǐng)先的安全技術(shù)等，創(chuàng)新打造了數(shù)字孿生云底座，可為應(yīng)用平臺(tái)提供數(shù)據(jù)全流程管理、引擎能力、云渲染等服務(wù)。
總結(jié)來看，騰訊數(shù)字孿生云主要包含游戲科技、云計(jì)算/云渲染、人工智能、音視頻和傳輸?shù)人拇蠛诵募夹g(shù)，具備全真映射、實(shí)時(shí)計(jì)算、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、泛在連接等特點(diǎn)。具體來說，借助模擬渲染、后臺(tái)數(shù)據(jù)同步、游戲AI等游戲科技技術(shù)，能夠準(zhǔn)確生動(dòng)的建立云端孿生世界；基于云端的分布式計(jì)算和云渲染技術(shù)，可加強(qiáng)孿生世界的還原度和輔助決策能力；通過AI的多源融合傳感、自動(dòng)化重建和仿真推演算法，能夠降低用戶使用成本，助其快速搭建孿生體；通過音視頻編解碼和低延時(shí)通信技術(shù)，可確保數(shù)字孿生的人機(jī)交互效率和安全應(yīng)用。
騰訊數(shù)字孿生云核心技術(shù)及特點(diǎn)
在行業(yè)應(yīng)用上，騰訊基于數(shù)字孿生云提供的云化工具鏈和開發(fā)服務(wù)，可助力交通、能源、建筑等行業(yè)低門檻地進(jìn)行數(shù)字孿生應(yīng)用開發(fā)和迭代。
比如，為智慧交通行業(yè)構(gòu)建了一套低延遲、可計(jì)算和全場(chǎng)景覆蓋的實(shí)時(shí)孿生平臺(tái)，打通了云邊端界限，可支撐交通系統(tǒng)的管理、調(diào)度、應(yīng)急和服務(wù)；為建筑行業(yè)打造了一個(gè)建筑空間物聯(lián)網(wǎng)類操作系統(tǒng)-微瓴數(shù)字孿生平臺(tái)，通過開放性的數(shù)字孿生底座，統(tǒng)一了接口標(biāo)準(zhǔn)，連接打通了建筑內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)；為能源行業(yè)構(gòu)建了貫通生產(chǎn)設(shè)備、輔助設(shè)施、原料產(chǎn)品和人員環(huán)境等業(yè)務(wù)的騰訊云Tencent EnerTwin能源數(shù)字孿生底座；為生產(chǎn)制造行業(yè)打造了騰訊Wemake數(shù)字孿生工廠解決方案，滿足了工廠的設(shè)備數(shù)字化、產(chǎn)線數(shù)字化、作業(yè)數(shù)字化、工廠數(shù)字化等建設(shè)需求，助其數(shù)智化轉(zhuǎn)型。
不難看出，報(bào)告中將騰訊數(shù)字孿生相關(guān)的技術(shù)、資源、能力等做了整合，以此匯集了騰訊多方面的服務(wù)能力和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而形成合力，反向?yàn)樾袠I(yè)數(shù)字化發(fā)展提供更好的服務(wù)。
完善標(biāo)準(zhǔn)、構(gòu)建生態(tài)，數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)發(fā)展“任重道遠(yuǎn)”
縱觀數(shù)字孿生的應(yīng)用規(guī)劃和實(shí)踐，不同領(lǐng)域?qū)?shù)字孿生有著不同的應(yīng)用場(chǎng)景和價(jià)值訴求，報(bào)告總結(jié)了“制造、能源、城市、建筑、交通、水利”六大行業(yè)和“設(shè)計(jì)/仿真、生產(chǎn)/作業(yè)、服務(wù)/運(yùn)營、安全/管理”四大場(chǎng)景，借助數(shù)字孿生可優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果、提升生產(chǎn)作業(yè)效率、變革服務(wù)運(yùn)營范式、提高安全管理水平，數(shù)字孿生的探索應(yīng)用逐漸向行業(yè)全生命周期滲透。
報(bào)告還分析了未來數(shù)字孿生發(fā)展過程中面臨的諸多挑戰(zhàn)，在標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)方面，數(shù)字孿生的應(yīng)用包含了不同結(jié)構(gòu)、不同來源、不同對(duì)象的數(shù)據(jù)以及多尺度、多物理場(chǎng)、多學(xué)科的模型，因此，數(shù)據(jù)層面和模型層面的標(biāo)準(zhǔn)均亟需統(tǒng)一，另外，產(chǎn)品互通等標(biāo)準(zhǔn)的缺失也限制了數(shù)字孿生產(chǎn)品間的協(xié)同配合，所以，產(chǎn)品層面的標(biāo)準(zhǔn)也需進(jìn)一步完善；在開源生態(tài)構(gòu)建方面，數(shù)字孿生作為當(dāng)下再次興起的交叉技術(shù)，需要進(jìn)行多角度布局，比如，需要里程碑式的開源項(xiàng)目將其技術(shù)推向大規(guī)模工程化應(yīng)用，需要實(shí)力雄厚的基金會(huì)等長期資金支持，需要產(chǎn)業(yè)參與者提高開源及貢獻(xiàn)意識(shí)，需要豐富的開源生態(tài)將活力注入其發(fā)展進(jìn)程中等等。
針對(duì)數(shù)字孿生未來發(fā)展的痛點(diǎn)問題，騰訊將持續(xù)發(fā)揮其“生態(tài)連接器”的角色和綜合的服務(wù)能力，改善并加強(qiáng)數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展生態(tài)。正如騰訊數(shù)字孿生業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人萬超所說，“數(shù)字孿生作為復(fù)雜技術(shù)的代表，已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期。騰訊數(shù)字孿生將依托體系化的技術(shù)能力，以更加開放化、標(biāo)準(zhǔn)化的姿態(tài)為更多行業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供助力”。
報(bào)告還指出，大規(guī)模、多尺度的數(shù)字孿生可視化與仿真分析將成為未來城市、工業(yè)、交通等多類行業(yè)共性需求，但由于物理世界的連續(xù)性和復(fù)雜性，全息精細(xì)的刻畫和模擬仿真仍存在難點(diǎn)，融合了機(jī)器學(xué)習(xí)、多尺度建模以及分布式高性能計(jì)算的技術(shù)將是解決此類問題的關(guān)鍵。對(duì)此，騰訊亦可結(jié)合自身AI、云計(jì)算等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，助力數(shù)字孿生持續(xù)演進(jìn)。
展望未來，數(shù)字孿生對(duì)數(shù)實(shí)融合發(fā)展的重要性不言而喻，隨著政策環(huán)境和用戶需求的變化，其在助力產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中價(jià)值越發(fā)明顯。相信不久的將來，數(shù)字孿生將成為千百行業(yè)數(shù)字化工具，萬物孿生逐步照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
