在數(shù)字時代的大背景下，數(shù)實融合發(fā)展不斷深入，數(shù)字孿生作為產業(yè)數(shù)字化核心技術之一，其大規(guī)模應用還處于起步階段。但面對著諸多領域的轉型升級需求，其發(fā)展勢頭十分強勁，成為政產學研用等各界的重點關注領域，數(shù)字孿生儼然已走到了新時代的聚光燈下。
12月1日，在2022騰訊全球數(shù)字生態(tài)大會數(shù)字孿生專場，騰訊發(fā)布了《騰訊數(shù)字孿生云白皮書》（以下簡稱“報告”）。該報告由騰訊研究院、數(shù)字孿生產品部、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、技術體系、應用場景和演進趨勢，多維且深度的解構了數(shù)字孿生全鏈條。
同時，報告還從數(shù)字孿生云底座、核心技術能力、典型行業(yè)服務等方面展示了騰訊深耕數(shù)字孿生的決心和成果，其“堅持開放生態(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，攜手各界伙伴共同探討并推動數(shù)字孿生產業(yè)發(fā)展，這也是該報告發(fā)布的初衷。
數(shù)字孿生持續(xù)迭代升級，讓“萬物孿生”逐漸照進現(xiàn)實
據(jù)報告顯示，數(shù)字孿生已成為科技戰(zhàn)略和產業(yè)轉型的關鍵抓手，為搶抓數(shù)字孿生發(fā)展機遇，美國、歐盟和中國等從數(shù)字孿生技術、應用、投資、生態(tài)等維度進行了積極布局。美國方面，主要以國防科技戰(zhàn)略為驅動，完善數(shù)字孿生頂層設計，進行數(shù)字孿生項目投資，推動跨行業(yè)應用，培育產學研生態(tài)；歐盟方面，頂層設計與項目投入同步進行，加大數(shù)字孿生在不同領域的落地布局，推動數(shù)字孿生在環(huán)境保護、城市建設、生產制造等領域的投資和應用。
我國數(shù)字孿生政策布局早已開啟，經過不斷演進，逐步形成了“技術＋應用”的雙輪驅動體系，為產業(yè)發(fā)展營造了良好空間，借著“十四五”規(guī)劃的東風，國家層面和各個地方都在推動數(shù)字孿生技術創(chuàng)新，拓展數(shù)字孿生在泛行業(yè)的縱深應用。
報告指出，經過持續(xù)的技術迭代和實踐探索，數(shù)字孿生以“模擬仿真”為起點，經過多年的實踐和理論發(fā)展，逐步形成了“幾何+機理+數(shù)據(jù)驅動”的應用范式。從內涵定義上看，數(shù)字孿生是對物理實體的數(shù)字化表達，以歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)為基礎，融合幾何、機理、數(shù)據(jù)驅動等多種數(shù)字模型，實現(xiàn)對物理對象的映射呈現(xiàn)、分析優(yōu)化、診斷預測以及閉環(huán)控制。在實施層面，數(shù)字孿生需要達到“能交互、可計算、易應用”三個要求。
數(shù)字孿生實施參考架構圖
報告還指出，數(shù)字孿生技術體系涉及數(shù)字支撐、孿生構建、人機交互三大類技術，這些技術不斷進行創(chuàng)新升級，共同提升了數(shù)字孿生的實時性、精準性、靈活性和交互性。其中，幾何建模及展示技術路徑呈現(xiàn)出多樣化趨勢，推動了數(shù)字孿生向建模高效、實時展示、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，人工智能也促進了數(shù)字孿生預測能力；仿真建模開始向集成和實時演進，助力數(shù)字孿生構建精確模型；數(shù)字支撐技術進行持續(xù)迭代，夯實了數(shù)字孿生的基礎能力；XR技術基于沉浸式交互能力，拓展了數(shù)字孿生的應用空間。
數(shù)字孿生技術體系
依托四大核心技術，騰訊數(shù)字孿生云助力多行業(yè)數(shù)字化轉型
值得一提的是，報告中還匯總介紹了騰訊數(shù)字孿生云的核心技術以及面向交通、能源、建筑等行業(yè)需求打造的數(shù)字孿生產品。在技術上，騰訊以云、圖、AI等能力為基礎，依托在游戲領域積累的渲染引擎能力、大規(guī)模在線游戲的協(xié)同技術、AI驅動和游戲化的交互技術，以及社交領域的音視頻技術、交通和自動駕駛領域的大規(guī)模并行仿真技術、領先的安全技術等，創(chuàng)新打造了數(shù)字孿生云底座，可為應用平臺提供數(shù)據(jù)全流程管理、引擎能力、云渲染等服務。
總結來看，騰訊數(shù)字孿生云主要包含游戲科技、云計算/云渲染、人工智能、音視頻和傳輸?shù)人拇蠛诵募夹g，具備全真映射、實時計算、數(shù)據(jù)驅動、泛在連接等特點。具體來說，借助模擬渲染、后臺數(shù)據(jù)同步、游戲AI等游戲科技技術，能夠準確生動的建立云端孿生世界；基于云端的分布式計算和云渲染技術，可加強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通信技術，可確保數(shù)字孿生的人機交互效率和安全應用。
騰訊數(shù)字孿生云核心技術及特點
在行業(yè)應用上，騰訊基于數(shù)字孿生云提供的云化工具鏈和開發(fā)服務，可助力交通、能源、建筑等行業(yè)低門檻地進行數(shù)字孿生應用開發(fā)和迭代。
比如，為智慧交通行業(yè)構建了一套低延遲、可計算和全場景覆蓋的實時孿生平臺，打通了云邊端界限，可支撐交通系統(tǒng)的管理、調度、應急和服務；為建筑行業(yè)打造了一個建筑空間物聯(lián)網(wǎng)類操作系統(tǒng)-微瓴數(shù)字孿生平臺，通過開放性的數(shù)字孿生底座，統(tǒng)一了接口標準，連接打通了建筑內的各個子系統(tǒng)；為能源行業(yè)構建了貫通生產設備、輔助設施、原料產品和人員環(huán)境等業(yè)務的騰訊云Tencent EnerTwin能源數(shù)字孿生底座；為生產制造行業(yè)打造了騰訊Wemake數(shù)字孿生工廠解決方案，滿足了工廠的設備數(shù)字化、產線數(shù)字化、作業(yè)數(shù)字化、工廠數(shù)字化等建設需求，助其數(shù)智化轉型。
不難看出，報告中將騰訊數(shù)字孿生相關的技術、資源、能力等做了整合，以此匯集了騰訊多方面的服務能力和技術優(yōu)勢，進而形成合力，反向為行業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供更好的服務。
完善標準、構建生態(tài)，數(shù)字孿生產業(yè)發(fā)展“任重道遠”
縱觀數(shù)字孿生的應用規(guī)劃和實踐，不同領域對數(shù)字孿生有著不同的應用場景和價值訴求，報告總結了“制造、能源、城市、建筑、交通、水利”六大行業(yè)和“設計/仿真、生產/作業(yè)、服務/運營、安全/管理”四大場景，借助數(shù)字孿生可優(yōu)化規(guī)劃設計結果、提升生產作業(yè)效率、變革服務運營范式、提高安全管理水平，數(shù)字孿生的探索應用逐漸向行業(yè)全生命周期滲透。
報告還分析了未來數(shù)字孿生發(fā)展過程中面臨的諸多挑戰(zhàn)，在標準體系建設方面，數(shù)字孿生的應用包含了不同結構、不同來源、不同對象的數(shù)據(jù)以及多尺度、多物理場、多學科的模型，因此，數(shù)據(jù)層面和模型層面的標準均亟需統(tǒng)一，另外，產品互通等標準的缺失也限制了數(shù)字孿生產品間的協(xié)同配合，所以，產品層面的標準也需進一步完善；在開源生態(tài)構建方面，數(shù)字孿生作為當下再次興起的交叉技術，需要進行多角度布局，比如，需要里程碑式的開源項目將其技術推向大規(guī)模工程化應用，需要實力雄厚的基金會等長期資金支持，需要產業(yè)參與者提高開源及貢獻意識，需要豐富的開源生態(tài)將活力注入其發(fā)展進程中等等。
針對數(shù)字孿生未來發(fā)展的痛點問題，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能力，改善并加強數(shù)字孿生產業(yè)的協(xié)同發(fā)展生態(tài)。正如騰訊數(shù)字孿生業(yè)務負責人萬超所說，“數(shù)字孿生作為復雜技術的代表，已經進入一個產業(yè)爆發(fā)期。騰訊數(shù)字孿生將依托體系化的技術能力，以更加開放化、標準化的姿態(tài)為更多行業(yè)數(shù)字化發(fā)展提供助力”。
報告還指出，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)性和復雜性，全息精細的刻畫和模擬仿真仍存在難點，融合了機器學習、多尺度建模以及分布式高性能計算的技術將是解決此類問題的關鍵。對此，騰訊亦可結合自身AI、云計算等技術優(yōu)勢，助力數(shù)字孿生持續(xù)演進。
展望未來，數(shù)字孿生對數(shù)實融合發(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，其在助力產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中價值越發(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，萬物孿生逐步照進現(xiàn)實。
