魔都疫情下的鏡像世界

立方知造局·2022-04-03

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北京移動互聯(lián)網(wǎng)

面向女生的新一代場景社交

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我要聯(lián)系

它勾勒出在城市、車間里的不同應(yīng)用，也包圓疫情之下的抗疫防疫、復(fù)工復(fù)產(chǎn)以及你的衣食住行。

編者按：本文來自微信公眾號立方知造局（ID：m3zhizaoju），作者：劉錚，編輯：小材，創(chuàng)業(yè)邦經(jīng)授權(quán)發(fā)布

“2個(gè)小區(qū)里都發(fā)現(xiàn)確診案例”。2021年底，確診消息連夜傳到上海浦東花木街道，值班人員迅速將封閉小區(qū)的戶主人數(shù)、小區(qū)精確地形圖等信息發(fā)送至疾控中心。

很快，核酸檢測的試劑數(shù)量能確定了，小區(qū)中核酸檢測點(diǎn)、工作人員休息處等空間劃分方案也生成了。接下來，小區(qū)沿街店鋪負(fù)責(zé)人的電話被打通——集中隔離。

這個(gè)面積20.93平方公里的街道能快速響應(yīng)防疫抗疫，靠的是一個(gè)隱形的世界——花木街道的數(shù)字孿生。

數(shù)字孿生是對現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)時(shí)模擬、監(jiān)測，能在數(shù)據(jù)中對現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行分析和預(yù)判，在虛實(shí)之間，構(gòu)建一種一一對應(yīng)的關(guān)聯(lián)。

在這套系統(tǒng)中，花木街道8924幢建筑被精準(zhǔn)記錄，近十萬件包括窨井蓋、電話亭、市政箱體、路燈立桿等公共設(shè)備也在虛擬城市中被精確映射。

近期魔都疫情反反復(fù)復(fù)，但數(shù)字孿生提升了疫情防控的響應(yīng)速度。兩年前，武漢封城時(shí)，也正是數(shù)字孿生模擬現(xiàn)場工序，拼裝出隔離病房結(jié)構(gòu)，最終創(chuàng)下10天建成雷神山的奇跡。

雷神山隔離病區(qū)的數(shù)字孿生圖源：華中建筑

在新冠疫情期間臨床試驗(yàn)中，也有數(shù)字孿生體代替人類志愿者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用較低風(fēng)險(xiǎn)獲得精確結(jié)果。

可以說，今天的數(shù)字孿生正逐漸包圓你的衣食住行，也維續(xù)著疫情下的秩序。立方知造局將以9個(gè)問題和你一起走近數(shù)字孿生和它帶來的未來想象。

01. 什么是數(shù)字孿生？

數(shù)字孿生將現(xiàn)實(shí)世界中的人、物理實(shí)體或過程實(shí)時(shí)數(shù)字模擬，形成一個(gè)孿生體組成的虛擬世界。

它還有個(gè)更容易理解的名字：數(shù)字鏡像。

在了解數(shù)字孿生之前，需要厘清楚一個(gè)相近的概念——物理仿真。物理仿真同樣需要用到計(jì)算機(jī)軟硬件模擬現(xiàn)實(shí)世界，用來計(jì)算數(shù)值、求算結(jié)果，但這個(gè)過程可以通過離線解決，不具備數(shù)字孿生的實(shí)時(shí)性，也無法給出分析、優(yōu)化物理世界的決策功能。

技術(shù)上：

與現(xiàn)實(shí)世界實(shí)時(shí)仿真，數(shù)字孿生需要用到5G技術(shù)；要參與分析、優(yōu)化等決策，數(shù)字孿生則需要AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的加持。

如今5G商用，AI開始普及，數(shù)字孿生有了實(shí)時(shí)仿真的前提，也有了撐起更多應(yīng)用的臂力，最終從概念走到了前臺。

效用上：

目前數(shù)字孿生能起到快速響應(yīng)、降本增效的作用。比如制造業(yè)場景中，被稱作現(xiàn)代工業(yè)明珠的汽車工業(yè)，就用到了數(shù)字孿生。

3000多類、3-5萬個(gè)零件，經(jīng)過200多種加工工藝，最終制成一輛車。每個(gè)步驟的失誤，都可能不斷疊加一輛汽車的故障。

在一汽紅旗的車間里，有一條數(shù)字孿生產(chǎn)線，大至流水線狀況，小至擰螺絲力度，都會被記錄在數(shù)字孿生體中。一旦出現(xiàn)汽車故障，數(shù)字孿生體可以回溯生產(chǎn)數(shù)據(jù)，快速分析出原因。

數(shù)字孿生落地場景除了制造業(yè)，還伸向智慧城市、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域。

02. 數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的玩家有哪幾類？為什么互聯(lián)網(wǎng)大廠也要摻一腳？

數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)可分為三層：基礎(chǔ)層、平臺層、應(yīng)用層。

基礎(chǔ)層：主攻數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、可視化技術(shù)，支撐起數(shù)字孿生核心架構(gòu)；

平臺層：為制造、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域搭建數(shù)字孿生平臺；

應(yīng)用層：為更細(xì)分的應(yīng)用場景提供服務(wù)。

互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)有著擅于搭建平臺、打造軟件應(yīng)用的優(yōu)勢和特性，因此更多作為平臺層與應(yīng)用層的一體化集成商出現(xiàn)。

（點(diǎn)擊可放大觀看）制圖：立方知造局

注：本圖中的企業(yè)遴選標(biāo)準(zhǔn)為：該企業(yè)從事與此技術(shù)相關(guān)的業(yè)務(wù)；囊括該技術(shù)的所有核心企業(yè)及其他主要企業(yè)

以BATH（百度、阿里、騰訊、華為）為代表的中國互聯(lián)網(wǎng)大廠，業(yè)務(wù)模式還延伸至基礎(chǔ)層——他們都布局了云計(jì)算業(yè)務(wù)，并或多或少涉獵人工智能、物聯(lián)感知。其中華為還在網(wǎng)絡(luò)通信、智能終端上有所布局。

這緣起于2012年住建部試點(diǎn)開展國家“智慧城市”工作以及2015年國務(wù)院政府報(bào)告的“互聯(lián)網(wǎng)+”?；ヂ?lián)網(wǎng)大廠通過布局云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、AI及IOT等技術(shù)，給出了“智慧城市”解決方案，形成一定底層技術(shù)優(yōu)勢。

在互聯(lián)網(wǎng)人口紅利見頂，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)用戶飽和之后，互聯(lián)網(wǎng)大廠繼續(xù)開拓一片新的業(yè)績增長市場，往To G、To B端邁步。

數(shù)字孿生就像一個(gè)足夠大的殼，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)能夠?qū)F(xiàn)有優(yōu)勢套裝進(jìn)去，再利用它撞開全新增量市場的大門。

不過，如圖所示，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在組成數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中，只是一小部分。數(shù)字孿生與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有著類似的特質(zhì)——江湖很大，細(xì)分領(lǐng)域能容納更多玩家。

數(shù)字孿生專精特新企業(yè) 信息來源：企查查制圖：立方知造局

03. 數(shù)字孿生市場究竟有多大？中國的數(shù)字孿生市場有多大潛力？

2021年全球數(shù)字孿生市場規(guī)模在74.7億美元，換算人民幣不到500億元，還是一片藍(lán)海市場。到了2025年，預(yù)計(jì)全球數(shù)字孿生市場規(guī)模將達(dá)到264.6億美元（1684億元人民幣）。

數(shù)據(jù)來源：覓圖咨詢制圖：立方知造局

千人千面市場潛力在不同領(lǐng)域也呈多變，數(shù)字孿生實(shí)際應(yīng)用幾乎延伸到生產(chǎn)、生活的每一個(gè)場景。

我們選取幾個(gè)側(cè)面來看看中國的數(shù)字孿生市場潛力：

智慧城市

2019年，中國新型智慧城市規(guī)模已超過9000億元人民幣，預(yù)計(jì)到2023年市場規(guī)模將超過1.3萬億。

智慧醫(yī)療

2020年，中國智慧醫(yī)療行業(yè)已突破千億元大關(guān)，2021全年規(guī)模超過1200億元，預(yù)計(jì)在2022年將達(dá)1500億元以上。

智慧出行

2020年，中國智慧出行市場規(guī)模為3547億元，2025年預(yù)計(jì)將翻一番，達(dá)到7000億元。

圖源：《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》

04. 為什么美國、德國的數(shù)字孿生應(yīng)用主要在工業(yè)領(lǐng)域，而中國更火熱的賽道是數(shù)字孿生城市？

數(shù)字孿生最終目的，是讓人們通過調(diào)控虛擬世界來指揮現(xiàn)實(shí)世界。然而在不同領(lǐng)域，需要的基礎(chǔ)技術(shù)又是“千人千面”。

目前，美國、德國數(shù)字孿生的應(yīng)用主要在國防、軍工上，中國數(shù)字孿生在智慧城市的普及率處于全球突出水平。

先來看看工業(yè)數(shù)字孿生，架構(gòu)的最底部是“連接層”：采集感知、反饋控制，也就是IOT和工業(yè)軟件——“卡脖子”又出現(xiàn)了。

先來看看先發(fā)者們?nèi)绾谓⒐I(yè)數(shù)字孿生優(yōu)勢的：

美國：先進(jìn)裝備經(jīng)驗(yàn)

依托航空航天的基礎(chǔ)，空客、洛克希德馬丁、Space X等積累了豐富的應(yīng)用數(shù)據(jù)和模型，用以持續(xù)優(yōu)化數(shù)字孿生精度。政產(chǎn)研結(jié)合上，微軟、ANSYS、戴爾等企業(yè)又為數(shù)字孿生提供基礎(chǔ)建模工具。

德國：工業(yè)軟件優(yōu)勢

西門子用十年時(shí)間、100多億美元收購了幾乎全類工業(yè)軟件，并且集成到自家的Mindsphere工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。有了這個(gè)基礎(chǔ)，西門子的工業(yè)數(shù)字孿生能實(shí)現(xiàn)虛實(shí)映射，還能憑借工業(yè)自動化完成閉環(huán)控制。

目前中國在先進(jìn)裝備、工業(yè)軟件兩個(gè)領(lǐng)域仍處于突圍階段。中國在5G、大數(shù)據(jù)、AI和云計(jì)算等技術(shù)上相對成熟，對應(yīng)工業(yè)上數(shù)字孿生的角色是虛擬仿真、監(jiān)測分析。這兩個(gè)功能更契合數(shù)字孿生城市的應(yīng)用場景。

應(yīng)用端：作為智慧城市的基礎(chǔ)建設(shè)，電子政務(wù)、智慧出行、智慧醫(yī)療等服務(wù)都集成在城市數(shù)字孿生體中，然后以人工智能作為服務(wù)工具，實(shí)現(xiàn)“降本增效”，擺脫了“效率提升需要更多人，人一多效率又會變低”的惡性循環(huán)。

技術(shù)端：需要城市信息模型、實(shí)景三維城市、物模型、城市仿真等技術(shù)，看起來數(shù)量更多，但可以多線發(fā)展，且最終都能實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生城市。而互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)早在2015年就相繼發(fā)布“智慧城市”解決方案，隨著政策逐漸細(xì)化，與數(shù)字孿生的重合度也更高。

數(shù)字孿生城市圖源：pixabay

數(shù)字孿生顯然不是一場蒼白炫技，中國的數(shù)字孿生城市是由政府主導(dǎo)，為解決迫在眉睫的“大城市病”，而進(jìn)行聲勢浩大的新基建工程。

在B端，數(shù)字孿生及其支線產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，正在幫助傳統(tǒng)行業(yè)面向數(shù)字化提高生產(chǎn)力；

在C端，智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧出行，將便利人們的生活、關(guān)注個(gè)體的健康和舒適等方面。

目前我們在制造領(lǐng)域的卡脖子情況只是暫時(shí)的，數(shù)字孿生生產(chǎn)模式下的工業(yè)軟件開發(fā)，讓中國走在一條換道超車的道路上

05. 為什么說數(shù)字孿生能讓中國工業(yè)軟件實(shí)現(xiàn)換道超車？

工業(yè)軟件是中國成為制造業(yè)強(qiáng)國的軟肋，很多關(guān)鍵環(huán)節(jié)國產(chǎn)工業(yè)軟件占比不足5%，自主版權(quán)的軟件和平臺系統(tǒng)依然缺位。工業(yè)軟件需要技術(shù)積累，后發(fā)者中國的國產(chǎn)突圍道阻且長。

數(shù)字孿生是制造業(yè)轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，也帶出工業(yè)軟件對智能化生產(chǎn)的新需求——與AI、VR/AR等技術(shù)的捆綁。

與數(shù)字孿生耦合的技術(shù) 制圖：立方知造局

理想狀態(tài)下，未來工廠生產(chǎn)一款產(chǎn)品要先在數(shù)字孿生上模擬，通過不斷調(diào)整參數(shù)、改變原料配比、改進(jìn)生產(chǎn)方式及設(shè)計(jì)，最終在現(xiàn)實(shí)世界車間量產(chǎn)。

在這樣的前提下，生產(chǎn)制造從工業(yè)3.0的數(shù)字化走到了智能制造的工業(yè)4.0，對應(yīng)的工業(yè)軟件除了仍需依靠物理世界中的工業(yè)知識、工業(yè)機(jī)理、工業(yè)模型、工業(yè)數(shù)據(jù)等積累外，還需要和虛擬世界中的新技術(shù)嵌套。后者要用到的5G、AI、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，中國處于突出的地位。

這給出國產(chǎn)工業(yè)軟件突圍的一條新思路——從長板出發(fā)，補(bǔ)足“工業(yè)課”短板。

中國是全世界唯一擁有全部工業(yè)門類的國家，還有著豐富的制造業(yè)應(yīng)用場景和市場。

在新型工業(yè)軟件的研發(fā)中，中國與其他國家站在更近的起跑線上，在虛擬世界積累的經(jīng)驗(yàn)和knowhow，給了工業(yè)軟件突圍換道超車的曙光。

06. 數(shù)字孿生和產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有什么關(guān)系？

先說結(jié)論：產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字孿生的搖籃，數(shù)字孿生是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的支柱。

產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，可以說是數(shù)字孿生的“股東”。

產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)指南針模型圖源：覓途咨詢

數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)，依賴于各種工業(yè)軟件，尤其是仿真軟件；在數(shù)據(jù)的收集上，也通過細(xì)分領(lǐng)域的工業(yè)APP進(jìn)行，并在其中存儲、沉淀——這里的工業(yè)APP，就是數(shù)字孿生的應(yīng)用層。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)平臺，能讓數(shù)字孿生體持續(xù)在線，與真實(shí)的工業(yè)場景建立交互，得到應(yīng)用；同時(shí)用大量模型、數(shù)據(jù)喂飽了數(shù)字孿生技術(shù)，幫助其迭代升級，以及更廣闊的應(yīng)用場景。簡單地說，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)賦予數(shù)字孿生更長的價(jià)值鏈。

而數(shù)字孿生的優(yōu)勢在于實(shí)時(shí)且高度寫實(shí)的數(shù)據(jù)和分析，通過大數(shù)據(jù)和云計(jì)算，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)里碎片化的信息傳輸?shù)焦I(yè)APP上，為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的高效運(yùn)作提供保障。

目前數(shù)字孿生應(yīng)用落地的難點(diǎn)，主要在先找到“組織”——各行業(yè)里的產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，快速得到大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而向更細(xì)分的領(lǐng)域拓展業(yè)務(wù)。

07. 為什么說現(xiàn)在的數(shù)字孿生概念還不是完全體？

先來看一個(gè)樂觀的觀點(diǎn)：

數(shù)字孿生是繼搜索和社交媒體之后的互聯(lián)網(wǎng)“第三波浪潮”，是未來實(shí)體產(chǎn)業(yè)的基石。

然而數(shù)字孿生目前仍有缺憾，應(yīng)用領(lǐng)域看似五花八門，實(shí)際應(yīng)用方式只有兩種：虛擬仿真和監(jiān)測分析。

虛擬仿真：物理本體向?qū)\生體輸出精確全面的數(shù)據(jù)，減少誤差；

監(jiān)測分析：孿生體將精準(zhǔn)的信息反饋給物理本體，做出正確干預(yù)。

“浪潮”被孕育出來，仍要繼續(xù)向前。AI是接下來推動數(shù)字孿生的關(guān)鍵力量，需要經(jīng)過決策孿生、智能孿生兩個(gè)階段。

決策孿生：AI通過不斷地學(xué)習(xí)、模擬，能夠?yàn)闆Q策者提供有價(jià)值的參考和建議。

智能孿生：AI具有精準(zhǔn)判斷和自主控制能力，也可以為人提供解決問題的新視角，實(shí)現(xiàn)“大數(shù)據(jù)思維”——這也是現(xiàn)在各種智慧工程期望完成的終極目標(biāo)，而真正的“降本增效”要從這里開始。

08. 未來數(shù)字孿生將怎樣包圓你的生活“產(chǎn)業(yè)鏈”？

數(shù)字時(shí)代，人將上升到管理者的角色，但不可否認(rèn)的是，我們同時(shí)也將成為基數(shù)最龐大的移動智能終端。

這和日本NTT公司的觀點(diǎn)不謀而合：從1985年互聯(lián)網(wǎng)逐漸普及開始，數(shù)字化的重點(diǎn)以10年為單位，反復(fù)在“人”和“事物”之間交替，當(dāng)螺旋的進(jìn)化到達(dá)臨界點(diǎn)后，質(zhì)變終于引發(fā)了量變——“人”的數(shù)字化成為塑造未來世界的關(guān)鍵。

人類和事物的數(shù)字化發(fā)展圖源：NTT官網(wǎng)

人類數(shù)字孿生的第一層，通過將身體和生理特征的數(shù)字化，實(shí)時(shí)監(jiān)測人體數(shù)據(jù)，形成數(shù)字孿生體，來提升醫(yī)療診斷和治療準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)智慧醫(yī)療。

第二層是再現(xiàn)個(gè)體的內(nèi)在特質(zhì)，比如個(gè)性、情感、思想和技能。這是人體模型與AI結(jié)合后的暢想，我們從工作、消費(fèi)、居家三個(gè)維度展開。

工作：如果數(shù)字孿生技術(shù)足夠成熟，擁有與真人一致的思維與個(gè)性，相當(dāng)于真人創(chuàng)造一個(gè)助理來工作。未來很有可能會出現(xiàn)一個(gè)人同時(shí)打幾份工的情況——數(shù)字孿生體內(nèi)卷時(shí)代要來了。

消費(fèi)：如今的數(shù)字孿生+AR/VR/MR的交互式門店體驗(yàn)只是噱頭，未來消費(fèi)者需求還可以通過數(shù)字孿生決策迅速反饋到經(jīng)營端，輔助進(jìn)行需求預(yù)測、品類規(guī)劃以及決策，而后順勢傳達(dá)給供應(yīng)鏈。

居家：當(dāng)前，各大互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)打造的智能家居生態(tài)，大多是以手機(jī)作為紐帶，用戶自主設(shè)定操控——智能化程度最多做到人走燈熄、電器斷電，以及智能音箱發(fā)出一聲“我在！”。未來的數(shù)字孿生+AI，能夠?qū)崟r(shí)分析人類數(shù)字孿生體，根據(jù)你實(shí)時(shí)的心情和想法，調(diào)節(jié)相應(yīng)的燈光和室溫。

數(shù)字化并不會到此結(jié)束，數(shù)字孿生也被解讀成元宇宙的根基，是進(jìn)入元宇宙的大門。

元宇宙的終極目標(biāo)是虛實(shí)相生，意思是在現(xiàn)實(shí)生活里的工作、生活和娛樂都能轉(zhuǎn)移到虛擬世界進(jìn)行，而現(xiàn)實(shí)和虛擬又在相互影響——你一輩子都能耗在元宇宙里面，可以不用出來了。

以上所描述的種種情境，有些我們已經(jīng)不知不覺身處其中，有些還好像遙不可及的科幻故事——兩極分化的現(xiàn)狀，體現(xiàn)出數(shù)字孿生“炒冷飯”的本質(zhì)：它只是多種技術(shù)的集大成，而非集大成的一種技術(shù)。

09. 中國對數(shù)字孿生有哪些政策支持？

首先要提到的，是2020年發(fā)改委和網(wǎng)信辦聯(lián)合發(fā)布的“552號文件”。

這份文件里，中國首次將數(shù)字孿生提升為七大新一代數(shù)字技術(shù)之一，并提出“數(shù)字孿生創(chuàng)新計(jì)劃”。其他六種技術(shù)分別是：大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、5G、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈。而中國把數(shù)字孿生作為一個(gè)獨(dú)立產(chǎn)業(yè)概念的做法，早于英、美、德、日。

由于城市是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的主要載體，而數(shù)字孿生又是智慧城市的載體，因此中國的宏觀政策，主要集中于數(shù)字孿生城市上。“十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)”中，明確提出“探索建設(shè)數(shù)字孿生城市”。