“数字孪生”和“元宇宙”的差异与共生

2021年3月，元宇宙概念第一股Roblox在纽交所敲钟，引起资本市场的追捧，众多互联网巨头开始入局。2021年10月，全球市值排名第6（8390亿美元）的Facebook改名为Meta，让元宇宙席卷各大社交平台，一时间，游戏、互联网、广告营销、娱乐等领域都把目光投向了这片“超级虚拟蓝海”。

尽管元宇宙热潮四起，但并没有公认的定论。《元宇宙与“后人类社会”》一文中这么定义它：人类基于对现实世界的认知和理解，创造和构建一个基于现实、高于现实的虚拟宇宙。维基百科说：“元宇宙是通过虚拟增强的物理现实，呈现收敛性和物理持久性特征的，基于未来互联网的，具有连接感知和共享特征的3D虚拟空间。”未来互联网、感知和共享、虚拟空间，这些关键词说明了元宇宙并非某项技术，而是时空互联网的商业化表达。移动互联网连接人与人，物联网连接物与物、物与人，而元宇宙可以简单理解为，未来连接时空的互联网形态。

由于元宇宙与数字孪生在技术层面有部分重合，经常被拿来对比，寻找二者的关联。与元宇宙处于概念阶段不同，数字孪生已经是广为人知的虚拟空间数据平台业务形态，在智慧城市等多个领域商业化落地，本文主要探讨两者的差异化和未来发展方向。

1.

数字交互化的元宇宙

元宇宙是在科技不断成熟的背景下，对数字空间的一次拓展，让人类可以在数字空间中有更加多样化、原生的体验，而不仅仅是当下物理空间体验的复制，具有一定的平行性和独立性。Roblox用8个关键词特征形容未来的元宇宙：身份、朋友、沉浸感、随时随地、多样性、低延迟、经济和文明。联合MetaVerse名字中的“超越”含义，元宇宙的核心则指向了“人”与“数字社会系统”间的交互。

通常，元宇宙分为三个层次：数字孪生、数字原生、虚实相生。元宇宙可以映射物理世界、可以基于物理世界混合改造，也可以塑造一个独立于物理世界的数字空间，探索一种在数字空间中特有的生活方式和社交体验。因此，游戏被称为最接近元宇宙的形态，比如暴雪的魔兽世界、米哈游制作的原神等大型在线游戏，玩家基于数字身份进入数字空间中进行体验，我的世界（Minecraft）、Roblox等游戏则将重心放在了数字空间中的内容创建、内容生态等。

游戏引擎的核心就是模拟物理空间运行规律的物理引擎，包含对流体、动作、自然环境、光线、重力等物理作用的仿真，通过数字孪生、AI等功能实现与物理世界的高度同步。另外游戏对于社会空间的模拟更具有不可替代性：社交与交互、身份与形象、交易与经济系统等，已经实现在游戏中再现社会经济运行的各种场景。

在其他领域中，元宇宙正在脱离概念，探索商业化的可能性。比如此前在国内大火的“柳叶熙”IP；加州大学伯克利分校曾在《我的世界》游戏中搭建虚拟校园，举办线上毕业典礼；扎克伯格发布的一段视频中包含云办公的场景，你的同事会以数字形态出现在你的旁边，在云办公的场景中完成实时互动。

2.

虚实映射的数字孪生

数字孪生（Digital Twin）概念由美国教授Michael W. Grieves在2002年最早提出，他认为物理设备的数据，可以在虚拟空间中构建该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是反映了整个产品的生命周期。因此，此种孪生概念，更多适用于工业领域的信息物理系统（CPS），后来逐渐在数字城市等领域发挥模拟、预测等作用。

城市是一个开放的复杂系统，包含交通、楼宇、能源、园区、商业等多个领域，当这么多系统彼此交织且相互作用后，尤其加入人与社会复杂变量后，组成了一个巨大的社会物理信息系统（CPSS）。作为物理世界的映射延伸，数字孪生用数字世界投射物理世界，对多维度数据进行智能分析，以自动化、智能化、智慧化方式管理运行业务，对城市管理、能源规划等完成优化改进。

简单总结为：数字孪生是通过数字技术对某个物理进程进行模拟仿真，观察其数据分析后的变化与趋势，发现问题并优化，为精准决策提供预测分析。

数字孪生的闭环属性可以帮助制造业实时收集产品的性能数据，在虚拟模型中完成验证产品设计、流程设计、生产排期、故障监测等环节，大幅提升生产效率，降低维修成本、人力成本。

3.

数字孪生与元宇宙的差异

数字孪生与元宇宙的共同点都是以数字技术为基础，对物理世界进行模拟仿真，进行可视化感知与交互，一般而言，底层支撑技术原理通用。

不同点在于，数字孪生是以精确映射物理世界中的事件与设备为底层框架，小到工厂，大到城市管理，一切基于客观的动态数据与人工智能分析，进一步模拟和分析，以辅助管理者精准决策。

元宇宙既可以以物理世界创造数字空间，也可以完全塑造独立的数字世界，理念状态是基于数字世界实现的原生社会，每个人都可以拥有唯一、独立的数字身份，完成在线社交、工作、商业交易等。

总结而言，数字孪生重在对设备的监测、对城市的管理，而元宇宙侧重于构建公平开放的理想数字社会。

4.

数字孪生与元宇宙的融合

数字孪生面向的是动态的演进过程和全生命周期的事件，应用在工业或数字城市管理时，不仅是物理世界的3D模型，也包含了城市规划和管理，以及城市各行业运行过程中基于物联网的动态数据。

数字孪生在对物理空间3D可视化、BIM、无人机测绘地形数据时，融合物联网、传感器、定位、社交内容等动态数据，采用游戏级引擎的渲染和现实增强，让构建的数字空间具有高保真、高聚合的特性，既可以对现实世界完成映射，还可以对现实空间进行全息透视，应用在智慧工厂与城市管理场景时，实现模拟与耦合事件，以多个维度进行数字化监测与管理，让产业数字化转型再进一步。

比如艾艺曾为某企业定制开发的数字孪生解决方案中，采用无人机遥感影像搭配雷达激光点云，对现实工厂完成高精度测绘，构建高保真的数字工厂模型，采用游戏级引擎渲染，实时监测异常事件并及时告警，便于管理者更精准的分析数据，高效管理工厂。

数字孪生工厂建模

在为另一家机构定制的数字孪生解决方案中，艾艺基于现实空间的LBS服务与AR增强现实技术呈现全息场景，通过主视角观察、仿真分析与过程控制，以更沉浸式的方式完成产品体验与试用，为企业创造更大的商业价值。

艾艺智慧园区服务案例

过去几十年是互联网高速发展的时代，从简单的人与人之间的连接，到现在物与物的互联。在智慧城市不断发展的当下，数字孪生技术也需要在数字空间创造新的体验和管理方式。同时融合元宇宙的先进理念，进一步关注人与物的交互体验，实现人与智能设备的高度协同，让数字化转型更加智慧。作为以“助力企业数字化转型”为使命的IT服务平台，艾艺始终以实现客户价值为导向，融合先进的数字技术，让数字孪生释放更大的商业价值。