數字孿生的深海迷航

今天小編分享的科學經驗：數字孿生的深海迷航，歡迎閲讀。

上世紀 70 年代，美國宇航局（NASA）籌劃構建復雜的大型載人航天器。當時科學家們發現，航天任務進行當中，航天器的維護和修理面臨着環境復雜、危險性高、故障不易排查等問題。

與其 " 盲人摸象 " 式的找故障，不如幹脆做一個虛拟建模的仿真航天器。現實中的飛船哪裏有問題，在數字系統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，也是人類探索數字孿生世界的因緣初始。

就像星空的面紗要逐層揭開，數字孿生的探索也在其後數十年逐步開展。從最初一台機器、一部設備的數字孿生，到工廠、園區乃至城市的數字化復刻；從只能看到數據流動的抽象數字孿生，走向了一磚一石，一草一木的仿真重現。

如果把數字孿生比作一場潛水，經過數十年的試探，淺海的風景已經有限。就像我們終究要乘着科技的舟楫，去到星空之外，去到智能深處。向着數字孿生世界的深海迷航，也已經在悄然間開啓。

9 月 7 日，在 2023 騰訊全球數字生态大會數字孿生專場上，騰訊發布了全新的數字孿生產品矩陣，即 1 底座 3 平台（數字孿生底座、可視化平台、空間實時計算平台、實時仿真平台），将人工智能、實時計算、仿真推演、數據驅動等技術深度融合。這一動作，被廣泛認為是抵達了數字孿生的深水區。

那麼數字孿生的深海中，究竟藏着什麼？

或許是智能進化的火種，或許是產業效率的激流，又或許是數實融合的宏大礦脈。

我們一起揭開這段，關于數字孿生的深海探索。

深海之下 ,

鏡像世界

進入 21 世紀以來，伴随短途通信、物聯網技術的崛起，實時傳遞運行數據成為可能。數字孿生也步入了從理論設想到產業實踐的快速發展。出現了諸如工業組件孿生、系統孿生、工藝孿生、虛拟仿真等應用種類。工業、能源、遊戲、智慧城市等產業，開始成為數字孿生的首批用户。

這将近二十年的發展歷程中，數字孿生取得了長足的進步。如果我們沿用潛水的比喻，這一階段實際上處于數字孿生的淺灘期，雖然技術與應用百花齊放，但缺乏基于數字孿生整體目标的統攝性與應用深度。從數字孿生作為科技設想被提出的那一天起，它的目标就非常明确，即在數字化的鏡像世界裏，實時并完整地實現目标物仿真復刻，且虛實之間可以進行雙向映射，做到可預測和可控制。

但目前數字孿生實踐，卻大多具有一些不足：

1. 單向度。大多數數字孿生項目，都以 " 大屏可視 " 作為主要呈現方式。僅僅是能通過孿生體系看到現實中的數據流動，卻無法以數字世界影響現實世界。

2. 低顆粒。數字孿生項目的另一個是特點，是僅僅将主要數據進行低顆粒度的歸納。比如一個交通體系的數字孿生，僅呈現出車輛數據，然而影響交通體系的因素的多樣的，但多數細顆粒的數據，都被數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、規模性的數字孿生系統，其價值也就越大。比如一座機場、一座工廠的數字孿生，價值顯然高于一個閘口、一台機器。但受限于技術能力，大部分數字孿生都還處在仿真復刻對象比較單一的局限中。

在數字化、智能化的浪潮中，企業真正期待的數字孿生，顯然不是簡單的大屏可視與數據歸納，而是要做出真正與生產系統進行互動，提升產業效率，帶來產業價值的全方位數字孿生體系。

更高的期待與有限的水平，催使數字孿生必須再進行一次下潛。

這次，數字孿生需要打破淺灘期單一目标、單一技術、可視不可控的種種局限。在價值上，要實現對大型、大規模物理實體的完整實時化表達；在數據上，構建全生命周期、全價值鏈的數據鏈路；在技術上，要融合仿真、AI、實時計算、知識圖譜、物聯網等新一代信息技術成果。最終打造出一個能夠實現全息映射、仿真推演、分析預測、實時互動的鏡像世界。

這次深海之旅，光是聽上去就知道難度很大。

而它的契機，開始于騰訊的一個想法。

一個工程師的藍海夢

2013 年，騰訊開始規劃今天已經成為深圳地标建築的濱海大廈。那時，騰訊内部開始有了一個非常科技，也非常具有工程師思維的想法：為什麼不能在建設物理大樓的同時，在數字世界建一座孿生的樓宇？從而讓數字鏡像變成樓宇的作業系統與安全屏障。

（騰訊濱海大廈）

藝術家夢到了一片海，會選擇去畫一幅海洋；而工程師夢見了海，則會考慮怎麼修一條去海邊的路。秉承着工程師的文化基因與思維方式，濱海大廈的數字孿生設想，開始凝聚騰訊的各項技術積累，最終在大廈的建設過程中變為實踐。而這些技術又沉澱下來，變為產業服務經驗與可迭代的技術平台，以滾動前進的方式，從騰訊内部向各行各業延展——這就是騰訊的數字孿生起點。

2016 年，騰訊數字孿生技術的另一條重要支脈被打開。這一年，伴随着自動駕駛技術的崛起，騰訊決定将在遊戲等領網域充分積累的仿真技術釋放到自動駕駛領網域，從而滿足自動駕駛研發過程中數字化測試的巨大需求缺口。而遊戲仿真與現實車輛的結合，本身就是一種極具代表性的數字孿生。

十年以來，一個工程師思維推動的想法，變成了騰訊蔚為大觀的數字孿生體系，開始覆蓋園區、建築、工業、能源、文旅等領網域，成為騰訊在產業互聯網領網域的柱石之基。

更為重要的是，數字孿生的新航線，對于騰訊來説是一個技術逐漸匯聚、凝結的過程。我們必須知道，數字孿生并不是某種技術，而是若幹技術在同一目标下的匯總。就像潛入深海不是需要某種技術，而是面對任何問題都要有相應的技術與解決方案作為對應。

（城市自動化三維建模）

在數字孿生的航線中，騰訊在各個科技領網域的涓涓細流，匯聚成了一片技術藍海。

比如説，遊戲引擎中的物理引擎和渲染引擎，是數字孿生仿真在準确度與保真度上的基礎。而騰訊在遊戲領網域的技術能力，在這個產業方向獲得了充分釋放。

數字孿生龐大的算力需求，則有賴于騰訊在雲計算、雲渲染領網域提供算力支撐。基于雲端的分布式計算，騰訊數字孿生可以極大減少算力限制對孿生應用帶來的影響。

在對數字孿生價值愈發重要的 AI 技術方面，騰訊在自動化重建、仿真推演、多源融合傳感等領網域，都探索了 AI 技術與數字孿生深度結合的可能性，為行業拓展了技術融合的邊界。

可視化高清、實時化通信對于數字孿生應用至關重要，騰訊領先的音視頻技術，可以實現毫秒級編解碼，滿足數字孿生的低延時通信需求，從而實現更穩定的雙向映射。

（數字孿生技術體系，源：《騰訊數字孿生雲白皮書》）

這些各自處在不斷進步軌道上的技術積累，圍繞騰訊數字孿生，構成了螺旋狀上升的能力矩陣，甚至變成了騰訊進入產業互聯網時代的底氣與底牌。

騰訊數字孿生與其他公司最大的不同，是能夠通過完整的技術和產品，進入用户在產業互聯網領網域的核心流程，從而将數字孿生能力提升到可治理、可控制的 " 深海階段 "，而不再讓數字孿生停留在只有大屏的 " 淺灘期 "。

而今年的數字生态大會，可以看作騰訊數字孿生潛入深海的又一道分水嶺。

從下潛探索，

到海底基地

看過深海科幻電影，或者玩過深海生存遊戲的朋友，會有這樣的感想。面對未知的深海，人類最開始會進行一次次下潛。而當未知變成已知，深海不再遙遠，人類則會開始整合資源，建造海底基地，将其作為探索海洋世界的橋頭堡與樞紐中心。

在探索了數字孿生世界整整十年後，騰訊也決定建造這樣一座 " 海底基地 "。

騰訊集團副總裁、騰訊智慧交通與出行總裁鍾翔平在大會上表示，騰訊一直致力于推動數字孿生技術的發展和產業實踐，用先進、完整、成熟、開放的數字孿生技術與產品，在產業數字化 " 深水區 "，助力產業客户打造好看、可算、易管、善控的數字孿生應用，實現業務高質量發展。

經過十年的數字孿生探索之後，騰訊決定将積累的能力與經驗進行整合。比如高精地圖、大屏可視化、自動駕駛等關鍵技術實現集成與平台化開放。整合後的數字孿生能力，就構築成了數字生态大會中發布的 " 一個底座，三個平台 "，并且開放其面向合作夥伴的賦能。這樣的動作可以理解為騰訊在數字孿生深海區構建了樞紐，從而可以推動整個生态向數字孿生深水區進行探索，促進全領網域的技術躍遷與商業繁榮。

（騰訊數字孿生全新產品矩陣及應用場景）

具體而言，騰訊數字孿生產品矩陣本次完成的更新，是圍繞空間構造、物聯感知、時空計算、逼真渲染、仿真推演 5 大核心能力，構建了數字孿生底座 + 可視化平台 + 實時仿真平台 + 空間實時計算平台，從而讓夥伴與用户能夠低門檻、集成化獲取騰訊的數字孿生能力，形成好看、可算、易管、善控的一站式數字孿生平台。

任何行業、任何企業的數字孿生探索，在今天都非易事，它需要觸及到遊戲科技、雲計算、AI、仿真、高精地圖等各方面的核心技術。技術門檻、開發難度與運維挑戰都非常驚人。而在騰訊數字孿生一個底座，三個平台的加持下，夥伴與用户可以獲得一站式數字孿生平台。其中，底座產品涵蓋上千種豐富的物模型，雲仿真平台支持雲端 1000 個場景并發，低延時信号傳輸能夠實現端到端延時控制在百毫秒級，空間計算支持 PB 級空間數據秒級查詢結果輸出。

在這座海底基地的加持下，數字孿生的深海迷航，會從騰訊能做到，變成用户能做到，千行百業能做到。

深海航道，由此通行。

航道與寶藏

關注科技領網域的朋友，這些年總會在不經意間聽到來自數字孿生的消息。比如某某地完成了數字孿生系統搭建，某某地的數字孿生應用令人驚豔，而如果我們仔細考察，會發現其背後多有騰訊的助力。

目前階段，騰訊數字孿生已經覆蓋了城市、交通、能源、建築、制造、文旅等數十個行業的數字化轉型，獲得多個國家級獎項，并且與超過 300 家行業夥伴形成良好的合作關系，合作落地項目超過 500 個，夥伴生态持續擴大。

在騰訊打開的數字孿生深海航道中，很多用户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，一點一滴皆非易事。而數字孿生，已經成為今天故宮更新文保能力的新抓手。

在故宮博物院内，有一個故宮 · 騰訊聯合創新實驗室。實驗室可以一體化采集文物的多維度數據，減少文物數字化全流程所需要的時間，提升數字化質量和流程效率。

（數字孿生技術助力打造故宮智慧文博模範間）

在這個實驗室背後，是騰訊數字孿生團隊與故宮博物院團隊共同開發的 " 數字孿生智慧管理平台 "。平台以騰訊數字孿生的核心能力為基礎，實現了空間高精度建模、物聯網可視化監測、設備與采集等多源數據融通，它可以在線上復刻建築體的樣貌和結構，同時依托物聯感知能力，集成和聯動了實驗室拍攝、照明、環境、能耗、倉儲等多重設備的運行信息，構建出一個與實體建築互聯互通的 " 孿生空間 "。我們所説數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、能源等多重數據的數字孿生探索中得到了破解。

另一方面，這一平台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、環境管理等，除了綜合态勢的展現，更有設備之間的聯動策略，從而打破了數字孿生對象單一、功能不全面的困境。

在世界最大規模的木結構古建築中，實現最為領先的數字孿生探索。這一幕，就頗有數實融合的中國詩意。

而在浦東機場，我們則能看到數字孿生與現代社會的緊密耦合。為了保障飛行安全，提高機場運行效率，浦東機場在機坪部署了大量的智能化監測設備，對飛機的各類數據進行全方位采集，并通過 AI 視頻分析平台，在數字孿生世界形成對機場與飛機的智能化監控。目前，這套體系實現了對班機地面運行過程中 19 個節點的全方位保障，已覆蓋 290 個機位、數據的綜合準确率已高達 98%。

與此同時，浦東機場還是數字孿生技術與多重數字化價值的交匯點。比如基于騰訊的數字孿生能力，結合低代碼開發平台，浦東機場實現了機場一線人員利用 " 拖拉拽 " 方式開發業務應用，大幅降低了開發門檻。未來我們還将看到，在天氣推演、機場資源調度、緊急車輛路線動态規劃、機場進出港效率仿真、應急仿真等場景中，都有騰訊實時孿生平台提供的仿真能力。在機場服務領網域，浦東機場與騰訊等夥伴攜手，打造了覆蓋精準定位、室内外導航、線上商城、停車、班機查詢、物流配送等多類型的服務能力。