近日，泰伯網(wǎng)邀請到中國科學(xué)院院士、中國工程院院士李德仁，談一談他對數(shù)字孿生與元宇宙的看法。

元宇宙與數(shù)字孿生是不同概念

隨著元宇宙的火爆，數(shù)字孿生概念也隨之被熱捧。但李德仁院士認(rèn)為，不應(yīng)將二者混為一談。

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李德仁院士表示，數(shù)字孿生本身概念非常清晰，就是現(xiàn)實(shí)世界在 *** 空間中的真實(shí)反饋，無論是數(shù)字孿生工廠、數(shù)字孿生城市甚至數(shù)字孿生地球，本意都是通過 *** 空間的模擬、仿真等還原真實(shí)世界并影響現(xiàn)實(shí)生活，是“要對地球負(fù)責(zé)的”，不會存在類似“神話”“游戲”等完全想象的元素。

“與數(shù)字孿生相比，現(xiàn)在火爆的元宇宙（metaverse）概念其實(shí)并不太清晰，‘虛實(shí)融合’的說法容易讓人混淆真實(shí)世界和虛擬空間。”

李德仁院士進(jìn)一步解釋：“大數(shù)據(jù)中將用來描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)叫做元數(shù)據(jù)（metadata），但用‘元’來詮釋宇宙似乎有一些難以理解。”

“從人類誕生以來，就存在兩個(gè)空間。一個(gè)是我們生活的現(xiàn)實(shí)空間，一個(gè)是從神話傳說、小說、電影到如今的游戲、VR游戲等人類想象延伸出的虛擬空間。前者在 *** 空間中的映射用數(shù)字孿生就足以概括，而目前的元宇宙似乎更偏向于后者。

“比如，基于西游記這一經(jīng)典故事，可以借助三維實(shí)景等技術(shù)呈現(xiàn)一個(gè)看起來相當(dāng)真實(shí)的虛擬世界，但這個(gè)世界并不影響真實(shí)世界的運(yùn)轉(zhuǎn)，只是為人們提供娛樂和想象的空間，這種情況下，即使借用了現(xiàn)實(shí)中的三維空間、車輛、人流等數(shù)據(jù)信息，也仍然應(yīng)該被看做是虛構(gòu)的空間。”

李德仁院士舉例說明：“就像梅蘭芳大師在戲劇世界中扮演的是各種女性角色，但真實(shí)生活中是一名男士，有自己的妻子、兒女一樣，人們需要像分清戲劇與現(xiàn)實(shí)一樣，分清元宇宙中的虛擬概念和現(xiàn)實(shí)生活。”

李德仁院士表示，元宇宙需要把概念說清楚，理清規(guī)則框架。

“在運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，必須明確虛擬與真實(shí)世界之間的邊界，要讓技術(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)有足夠完善的規(guī)則作指導(dǎo)，要讓參與者清晰地知道哪些角色、故事和世界觀是創(chuàng)造出來的，不要讓科技進(jìn)步反而阻礙社會的正常運(yùn)行規(guī)則。”

但李德仁院士并不拒絕運(yùn)用數(shù)字技術(shù)改造、升級傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，反而樂見其成。

“運(yùn)用VR、AR、MR等虛擬與現(xiàn)實(shí)交互的技術(shù)來賦能 *** 游戲、智慧文旅等產(chǎn)業(yè)，或者參與各種領(lǐng)域中的仿真模擬，我都是非常支持的。比如運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，能夠讓參觀敦煌壁畫的人看到飛天在眼前真實(shí)地起舞，這對旅游和文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展將是極大的推動，值得嘗試。”

這些領(lǐng)域在很早之前就已經(jīng)嘗試了VR、AR等技術(shù)的的應(yīng)用，只不過，當(dāng)時(shí)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI、5G等配套技術(shù)還未成熟，所以嘗試并不成功。如今科技有了整體進(jìn)步，自然有能力將產(chǎn)業(yè)發(fā)展更進(jìn)一步，但是否要冠以“元宇宙”之名，李德仁院士持保留意見。

數(shù)字孿生是城市建設(shè)的新高度

相對于既宏大又有些“縹緲”的元宇宙，李德仁院士口中“要對真實(shí)世界負(fù)責(zé)”的數(shù)字孿生，具有相當(dāng)明確的使命。

李德仁院士介紹，城市的數(shù)字化進(jìn)程伴隨著信息化發(fā)展步調(diào)逐漸演變。

從1992-1993年之一次信息革命時(shí)出現(xiàn)數(shù)碼空間概念、1998年左右互聯(lián)網(wǎng)加速全球化浪潮，到2006-2007物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步發(fā)展、2015年之后數(shù)字孿生概念逐漸興起，城市的數(shù)字化也逐漸從數(shù)字城市、智慧城市向著數(shù)字孿生城市過渡。

李德仁表示，數(shù)字孿生的智慧城市有著精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、軟件定義、智能反饋四大特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了顛覆性的創(chuàng)新，是數(shù)字城市的理想目標(biāo)，也是智慧城市建設(shè)的新高度，賦予城市大腦實(shí)現(xiàn)智慧化的重要設(shè)施和基礎(chǔ)能力。

“目前在推進(jìn)的新基建正在為產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化打下基礎(chǔ)，方便對產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)、流通等環(huán)節(jié)進(jìn)行全生命周期的管控，將是推動我國經(jīng)濟(jì)下一步發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α６滦椭腔鄢鞘薪ㄔO(shè)，強(qiáng)調(diào)地上、地下三維一體化，相當(dāng)于將城市看作一個(gè)‘生命體’，并對其從誕生到變化、發(fā)展的過程進(jìn)行全生命周期管理。”

李德仁院士表示：“基于這種模式，城市能夠進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，運(yùn)行模式將不斷優(yōu)化、迭代。”

但李德仁院士也提醒業(yè)界同仁，數(shù)字孿生城市建設(shè)仍然存在幾大難點(diǎn)。

其一，需要綜合考慮建模效果與成本支出。現(xiàn)階段的資金能力無法支撐將所有實(shí)體進(jìn)行單獨(dú)單體化建模，但是利用mesh模型可以自動化快速完成框架單體化。只是相對而言，后者在模型精致程度、應(yīng)用及與其他建模軟件融合等方面，還有進(jìn)步的空間。

“我個(gè)人推薦城市級建模采用框架單體化模式自動完成，對于城市地標(biāo)等重要建筑可以單獨(dú)進(jìn)行單體化建模。”李德仁院士表示，這一觀點(diǎn)仍待業(yè)界探討。

其二，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)高精度空間數(shù)據(jù)的安全保密要求與現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需求。

“現(xiàn)階段的相關(guān)法規(guī)對高精度空間數(shù)據(jù)的開放共享有較多的限制，但包括自動駕駛在內(nèi)的智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，又對這類數(shù)據(jù)有著相當(dāng)大的需求空間。能否綜合運(yùn)用體制和技術(shù)手段，在保障數(shù)據(jù)安全的同時(shí)，保持我國在汽車智能化等賽道中的高速發(fā)展，為占領(lǐng)未來世界經(jīng)濟(jì)領(lǐng)先位置做好準(zhǔn)備？”

李德仁院士建議：“在數(shù)據(jù)上云方面，可以參考類似武漢云的國資云方式，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管控。在數(shù)據(jù)開放方面，也可以嘗試對數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行處理、限制空間數(shù)據(jù)開放總面積、允許使用但不允許復(fù)制等模式進(jìn)行限制。”

“這是技術(shù)發(fā)展到新階段空間信息領(lǐng)域必須思考的問題，需要各界共同探討以尋求更優(yōu)解。”

其三，跨部門協(xié)作、共享的機(jī)制仍需進(jìn)一步完善。小到實(shí)景三維城市與城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺的技術(shù)融合與跨部門協(xié)作，大到各部委、省、市、縣多級數(shù)據(jù)歸集、共享和發(fā)布機(jī)制，目前仍然在邊探索、邊推進(jìn)的過程當(dāng)中。

李德仁院士表示，目前浙江、山東等地已經(jīng)出臺較為完善的數(shù)據(jù)歸集、共享機(jī)制，相信未來的體制機(jī)制會加快完善，更加適應(yīng)數(shù)字時(shí)代。

為此李德仁院士建議：“是否可以由科技部牽頭設(shè)立重點(diǎn)專項(xiàng)，引導(dǎo)全國各方面的力量匯集？”

“比如，我和其他幾位院士、專家正在推進(jìn)的城市人、車、物的米級軌跡跟蹤，就是‘北斗+’和‘+北斗’能力的新嘗試。我們將室內(nèi)導(dǎo)航定位羲和計(jì)劃和第三代北斗系統(tǒng)應(yīng)用相結(jié)合，在智能手機(jī)、智能手環(huán)或者其他終端上實(shí)現(xiàn)人與物品的軌跡跟蹤、分類，支持常態(tài)化的疫情防控及其他城市應(yīng)用。”

李德仁院士希望，新的一年各界同仁能夠共同發(fā)力，早日為前述問題給出答案。

空天信息人要開放眼界

現(xiàn)階段，自然資源部推進(jìn)的實(shí)景三維中國建設(shè)以及住建部推進(jìn)的城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺建設(shè)，是我國數(shù)字孿生城市建設(shè)中的兩大推動力。而空天信息技術(shù)，是二者建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。

李德仁院士表示：“數(shù)字孿生在新一代智慧城市需求中可以做的工作非常多，測繪相關(guān)部門和大測繪行業(yè)一定是相關(guān)工作的先鋒和主力軍，因?yàn)闆]有空間實(shí)體框架底座就談不上城市智慧化管理，這是城市數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。”

技術(shù)大綱、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等頂層設(shè)計(jì)的不斷完善，進(jìn)一步加快了實(shí)景三維中國、城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺等大型工程的建設(shè)進(jìn)程。

以實(shí)景三維中國的建設(shè)為例，在技術(shù)支持方面，相關(guān)領(lǐng)域軟、硬件的國產(chǎn)化水平已經(jīng)有了長足的進(jìn)步。

“我們現(xiàn)在可以不依賴外國的軟件、硬件來實(shí)現(xiàn)（實(shí)景三維）。在覆蓋全國的宏觀層面，我國衛(wèi)星的分辨率從5米到1米再到如今的0.5米。依靠航空測量，分辨率可達(dá)2厘米。包括建模 *** 等在內(nèi)的軟件系統(tǒng)國產(chǎn)化也得到了國家的大力支持。”李德仁院士自豪地表示。

在建設(shè)模式方面，允許各試點(diǎn)城市根據(jù)自身特點(diǎn)進(jìn)行多種 *** 的并行試驗(yàn)。“目前幾個(gè)試點(diǎn)城市都有自己的優(yōu)點(diǎn)，最終需要匯總經(jīng)驗(yàn)，不斷完善通用標(biāo)準(zhǔn)。”李德仁院士介紹。

如：特大城市上海的地表交通以及地下管線方面，較好的運(yùn)用了激光雷達(dá)；武漢對地塊的多時(shí)態(tài)表達(dá)比較突出，對從宏觀到微觀不同實(shí)體的細(xì)節(jié)處理也有相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)；青島的激光雷達(dá)點(diǎn)云成果覆蓋了城市范圍外的重點(diǎn)森林片區(qū)，在森林防火、地災(zāi)防治等工作的同時(shí)，還可以為碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供數(shù)據(jù)支持。

李德仁院士介紹：“以我們參與的武漢云項(xiàng)目為例，空天科技企事業(yè)單位既是框架基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、時(shí)空數(shù)據(jù)底座的生產(chǎn)者、維護(hù)者、管理者，又能與其他技術(shù)共同參與到物聯(lián)網(wǎng)等動態(tài)數(shù)據(jù)的獲取和運(yùn)維工作中，是動態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)用的參與者和合作者。”

“而在存儲管理、可視化等領(lǐng)域，空天科技企業(yè)也有機(jī)會發(fā)揮更大的作用。”

李德仁院士表示，在天空地對地觀測與北斗衛(wèi)星導(dǎo)航為代表的地球空間信息技術(shù)納入信息基礎(chǔ)設(shè)施的趨勢下，地信測繪正在從傳統(tǒng)的小圈層突破，進(jìn)入更廣闊的“大測繪”領(lǐng)域，即涵蓋通信導(dǎo)航遙感一體化的空天信息實(shí)時(shí)智能服務(wù)、基于高精度時(shí)空大數(shù)據(jù)的公共安全服務(wù)等，還要探索海上的、水下的、地下的更多應(yīng)用可能。

“領(lǐng)域內(nèi)的企業(yè)要放開心態(tài)，用更開放的眼光看待這一變化，努力創(chuàng)新，有所作為。”李德仁院士表示：“有時(shí)候你只要往前邁一步，就可以渡過眼前的難關(guān)。”

“空天科技企業(yè)與人工智能、云計(jì)算等行業(yè)，是一種競合關(guān)系。既有合作的基礎(chǔ)和動力，也存在競爭的可能，科技就是在這樣競爭與合作的過程中不斷進(jìn)步的。”