近日，泰伯網邀請到中國科學院院士、中國工程院院士李德仁，談一談他對數字孿生與元宇宙的看法。
李德仁院士表示，數字孿生本身概念非常清晰，就是現實世界在網路空間中的真實反饋，無論是數字孿生工廠、數字孿生城市甚至數字孿生地球，本意都是透過網路空間的模擬、模擬等還原真實世界並影響現實生活，是“要對地球負責的”，不會存在類似“神話”“遊戲”等完全想象的元素。
“與數字孿生相比，現在火爆的元宇宙（metaverse）概念其實並不太清晰，‘虛實融合’的說法容易讓人混淆真實世界和虛擬空間。”
李德仁院士進一步解釋：“大資料中將用來描述資料的資料叫做元資料（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，就存在兩個空間。一個是我們生活的現實空間，一個是從神話傳說、小說、電影到如今的遊戲、VR遊戲等人類想象延伸出的虛擬空間。前者在網路空間中的對映用數字孿生就足以概括，而目前的元宇宙似乎更偏向於後者。
“比如，基於西遊記這一經典故事，可以藉助三維實景等技術呈現一個看起來相當真實的虛擬世界，但這個世界並不影響真實世界的運轉，只是為人們提供娛樂和想象的空間，這種情況下，即使借用了現實中的三維空間、車輛、人流等資料資訊，也仍然應該被看做是虛構的空間。”
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實一樣，分清元宇宙中的虛擬概念和現實生活。”
李德仁院士表示，元宇宙需要把概念說清楚，理清規則框架。
“在運用先進技術的同時，必須明確虛擬與真實世界之間的邊界，要讓技術運轉有足夠完善的規則作指導，要讓參與者清晰地知道哪些角色、故事和世界觀是創造出來的，不要讓科技進步反而阻礙社會的正常執行規則。”
但李德仁院士並不拒絕運用數字技術改造、升級傳統產業，反而樂見其成。
“運用VR、AR、MR等虛擬與現實互動的技術來賦能網路遊戲、智慧文旅等產業，或者參與各種領域中的模擬模擬，我都是非常支援的。比如運用相關技術，能夠讓參觀敦煌壁畫的人看到飛天在眼前真實地起舞，這對旅遊和文化產業發展將是極大的推動，值得嘗試。”
這些領域在很早之前就已經嘗試了VR、AR等技術的的應用，只不過，當時大資料、雲計算、AI、5G等配套技術還未成熟，所以嘗試並不成功。如今科技有了整體進步，自然有能力將產業發展更進一步，但是否要冠以“元宇宙”之名，李德仁院士持保留意見。
數字孿生是城市建設的新高度
相對於既宏大又有些“縹緲”的元宇宙，李德仁院士口中“要對真實世界負責”的數字孿生，具有相當明確的使命。
“數字孿生，就是要利用虛實融合的技術，用迭代、進化的方式對從工廠、園區到城市的物理空間進行全面觀測，洞察其發展態勢，進而科學分析、預測、決策，實現以虛擬網路的管控來提升實體的執行效率。”
李德仁院士介紹，城市的數字化程序伴隨著資訊化發展步調逐漸演變。
從1992-1993年第一次資訊革命時出現數碼空間概念、1998年左右網際網路加速全球化浪潮，到2006-2007物聯網技術逐步發展、2015年之後數字孿生概念逐漸興起，城市的數字化也逐漸從數字城市、智慧城市向著數字孿生城市過渡。
李德仁表示，數字孿生的智慧城市有著精準對映、虛實互動、軟體定義、智慧反饋四大特點，實現了顛覆性的創新，是數字城市的理想目標，也是智慧城市建設的新高度，賦予城市大腦實現智慧化的重要設施和基礎能力。
“目前在推進的新基建正在為產業數字化、數字產業化打下基礎，方便對產業的生產、流通等環節進行全生命週期的管控，將是推動我國經濟下一步發展的主要動力。而新型智慧城市建設，強調地上、地下三維一體化，相當於將城市看作一個‘生命體’，並對其從誕生到變化、發展的過程進行全生命週期管理。”
李德仁院士表示：“基於這種模式，城市能夠進行自我學習，執行模式將不斷最佳化、迭代。”
但李德仁院士也提醒業界同仁，數字孿生城市建設仍然存在幾大難點。
其一，需要綜合考慮建模效果與成本支出。現階段的資金能力無法支撐將所有實體進行單獨單體化建模，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，後者在模型精緻程度、應用及與其他建模軟體融合等方面，還有進步的空間。
“我個人推薦城市級建模採用框架單體化模式自動完成，對於城市地標等重要建築可以單獨進行單體化建模。”李德仁院士表示，這一觀點仍待業界探討。
其二，需要統籌協調高精度空間資料的安全保密要求與現階段經濟發展的實際需求。
“現階段的相關法規對高精度空間資料的開放共享有較多的限制，但包括自動駕駛在內的智慧網聯產業，又對這類資料有著相當大的需求空間。能否綜合運用體制和技術手段，在保障資料安全的同時，保持我國在汽車智慧化等賽道中的高速發展，為佔領未來世界經濟領先位置做好準備？”
李德仁院士建議：“在資料上雲方面，可以參考類似武漢雲的國資雲方式，加強資料管控。在資料開放方面，也可以嘗試對資料座標進行處理、限制空間資料開放總面積、允許使用但不允許複製等模式進行限制。”
“這是技術發展到新階段空間資訊領域必須思考的問題，需要各界共同探討以尋求最優解。”
其三，跨部門協作、共享的機制仍需進一步完善。小到實景三維城市與城市資訊模型（CIM）基礎平臺的技術融合與跨部門協作，大到各部委、省、市、縣多級資料歸集、共享和釋出機制，目前仍然在邊探索、邊推進的過程當中。
李德仁院士表示，目前浙江、山東等地已經出臺較為完善的資料歸集、共享機制，相信未來的體制機制會加快完善，更加適應數字時代。
為此李德仁院士建議：“是否可以由科技部牽頭設立重點專項，引導全國各方面的力量彙集？”
“比如，我和其他幾位院士、專家正在推進的城市人、車、物的米級軌跡跟蹤，就是‘北斗+’和‘+北斗’能力的新嘗試。我們將室內導航定位羲和計劃和第三代北斗系統應用相結合，在智慧手機、智慧手環或者其他終端上實現人與物品的軌跡跟蹤、分類，支援常態化的疫情防控及其他城市應用。”
李德仁院士希望，新的一年各界同仁能夠共同發力，早日為前述問題給出答案。
空天資訊人要開放眼界
現階段，自然資源部推進的實景三維中國建設以及住建部推進的城市資訊模型（CIM）基礎平臺建設，是我國數字孿生城市建設中的兩大推動力。而空天資訊科技，是二者建設中不可或缺的重要組成部分。
李德仁院士表示：“數字孿生在新一代智慧城市需求中可以做的工作非常多，測繪相關部門和大測繪行業一定是相關工作的先鋒和主力軍，因為沒有空間實體框架底座就談不上城市智慧化管理，這是城市數字孿生實現的基礎。”
技術大綱、行業標準等頂層設計的不斷完善，進一步加快了實景三維中國、城市資訊模型（CIM）基礎平臺等大型工程的建設程序。
以實景三維中國的建設為例，在技術支援方面，相關領域軟、硬體的國產化水平已經有了長足的進步。
“我們現在可以不依賴外國的軟體、硬體來實現（實景三維）。在覆蓋全國的宏觀層面，我國衛星的解析度從5米到1米再到如今的0.5米。依靠航空測量，解析度可達2釐米。包括建模方法等在內的軟體系統國產化也得到了國家的大力支援。”李德仁院士自豪地表示。
在建設模式方面，允許各試點城市根據自身特點進行多種方法的並行試驗。“目前幾個試點城市都有自己的優點，最終需要彙總經驗，不斷完善通用標準。”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，較好的運用了鐳射雷達；武漢對地塊的多時態表達比較突出，對從宏觀到微觀不同實體的細節處理也有相應經驗；青島的鐳射雷達點雲成果覆蓋了城市範圍外的重點森林片區，在森林防火、地災防治等工作的同時，還可以為碳達峰、碳中和目標提供資料支援。
“在數字孿生城市這樣的綜合性專案中，空天科技扮演著越來越複合的角色。”
李德仁院士介紹：“以我們參與的武漢雲專案為例，空天科技企事業單位既是框架基礎資料、時空資料底座的生產者、維護者、管理者，又能與其他技術共同參與到物聯網等動態資料的獲取和運維工作中，是動態資料應用的參與者和合作者。”
“而在儲存管理、視覺化等領域，空天科技企業也有機會發揮更大的作用。”
李德仁院士表示，在天空地對地觀測與北斗衛星導航為代表的地球空間資訊科技納入資訊基礎設施的趨勢下，地信測繪正在從傳統的小圈層突破，進入更廣闊的“大測繪”領域，即涵蓋通訊導航遙感一體化的空天資訊實時智慧服務、基於高精度時空大資料的公共安全服務等，還要探索海上的、水下的、地下的更多應用可能。
“空間資訊是新基建中資訊基礎設施的組成部分，要抓好地球空間科學在新基建時期的使命，積極參與、促進產業數字化、數字產業化。”
“領域內的企業要放開心態，用更開放的眼光看待這一變化，努力創新，有所作為。”李德仁院士表示：“有時候你只要往前邁一步，就可以渡過眼前的難關。”
“空天科技企業與人工智慧、雲計算等行業，是一種競合關係。既有合作的基礎和動力，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步的。”
來源：泰伯網；作者：宋瀟暘
編輯：張永超
初審：齊 陽
稽核：彭震中
