李德仁院士：元宇宙與數(shù)字孿生是兩個(gè)不同概念

文 | 泰伯網(wǎng)，作者 | 宋瀟旸，編輯 | 鹿野

春節(jié)假期剛過，冰墩墩特許生產(chǎn)商元隆雅圖就因“東奧+元宇宙”迎來了一波股價(jià)飆升。

元宇宙的風(fēng)太熱，不止吹紅了一家元隆雅圖。實(shí)景三維、數(shù)字孿生等偏向產(chǎn)業(yè)端的空天信息相關(guān)概念，也借著元宇宙的大火變得炙手可熱，相關(guān)企業(yè)融資不斷、股價(jià)節(jié)節(jié)攀升。（詳情見：產(chǎn)業(yè)元宇宙崛起，數(shù)字孿生升溫 | 年終特輯）

只是，新概念的發(fā)展，往往伴隨著巨大的泡沫。無論是當(dāng)下的“受益者”，還是看似尚未趕上時(shí)代風(fēng)口的“滯后者”，都需要在技術(shù)浪潮更迭時(shí)保持足夠冷靜的判斷能力。

從傳統(tǒng)到開放，從單打獨(dú)斗到跨界融合，空天信息產(chǎn)業(yè)本就處于變革期。對(duì)這一領(lǐng)域的從業(yè)者而言，頂著“下一代互聯(lián)網(wǎng)”光環(huán)的元宇宙足夠有誘惑力，卻也讓人迷茫。

虎年開年之際，泰伯網(wǎng)邀請(qǐng)到中國科學(xué)院院士、中國工程院院士李德仁，談一談他對(duì)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。

“我認(rèn)為，元宇宙和數(shù)字孿生是兩個(gè)不同的概念，前者并不是后者的高級(jí)形態(tài)?！?/strong>

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)世界在網(wǎng)絡(luò)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，本意都是通過網(wǎng)絡(luò)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(duì)地球負(fù)責(zé)的”，不會(huì)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。前者在網(wǎng)絡(luò)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?！?/p>

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(huì)的正常運(yùn)行規(guī)則?！?/p>

但李德仁院士并不拒絕運(yùn)用數(shù)字技術(shù)改造、升級(jí)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)來賦能網(wǎng)絡(luò)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(duì)旅游和文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展將是極大的推動(dòng)，值得嘗試?！?/p>

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(duì)于既宏大又有些“縹緲”的元宇宙，李德仁院士口中“要對(duì)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。

“數(shù)字孿生，就是要利用虛實(shí)融合的技術(shù)，用迭代、進(jìn)化的方式對(duì)從工廠、園區(qū)到城市的物理空間進(jìn)行全面觀測(cè)，洞察其發(fā)展態(tài)勢(shì)，進(jìn)而科學(xué)分析、預(yù)測(cè)、決策，實(shí)現(xiàn)以虛擬網(wǎng)絡(luò)的管控來提升實(shí)體的運(yùn)行效率。”

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年第一次信息革命時(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(duì)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(dòng)我國經(jīng)濟(jì)下一步發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。而新型智慧城市建設(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(duì)其從誕生到變化、發(fā)展的過程進(jìn)行全生命周期管理?！?/p>

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?！?/p>

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?，F(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(dòng)化快速完成框架單體化。只是相對(duì)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(jí)建模采用框架單體化模式自動(dòng)完成，對(duì)于城市地標(biāo)等重要建筑可以單獨(dú)進(jìn)行單體化建模?！崩畹氯试菏勘硎?，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(duì)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(dòng)駕駛在內(nèi)的智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)，又對(duì)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(duì)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?！?/p>

“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最優(yōu)解?！?/p>

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(tái)的技術(shù)融合與跨部門協(xié)作，大到各部委、省、市、縣多級(jí)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(tái)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(huì)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(jí)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?！?/p>

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(tái)建設(shè)，是我國數(shù)字孿生城市建設(shè)中的兩大推動(dòng)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(cè)繪相關(guān)部門和大測(cè)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)?！?/p>

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(tái)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(zhǎng)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(cè)量，分辨率可達(dá)2厘米。包括建模方法等在內(nèi)的軟件系統(tǒng)國產(chǎn)化也得到了國家的大力支持?！崩畹氯试菏孔院赖乇硎?。

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)行多種方法的并行試驗(yàn)?！澳壳皫讉€(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(duì)地塊的多時(shí)態(tài)表達(dá)比較突出，對(duì)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。

“在數(shù)字孿生城市這樣的綜合性項(xiàng)目中，空天科技扮演著越來越復(fù)合的角色?！?/strong>

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(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的獲取和運(yùn)維工作中，是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)應(yīng)用的參與者和合作者。”

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

李德仁院士表示，在天空地對(duì)地觀測(cè)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(shì)下，地信測(cè)繪正在從傳統(tǒng)的小圈層突破，進(jìn)入更廣闊的“大測(cè)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。

“空間信息是新基建中信息基礎(chǔ)設(shè)施的組成部分，要抓好地球空間科學(xué)在新基建時(shí)期的使命，積極參與、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、數(shù)字產(chǎn)業(yè)化?！?/strong>

“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?！崩畹氯试菏勘硎荆?strong>“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(jìng)合關(guān)系。既有合作的基礎(chǔ)和動(dòng)力，也存在競(jìng)爭(zhēng)的可能，科技就是在這樣競(jìng)爭(zhēng)與合作的過程中不斷進(jìn)步的?！?/p>

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