“過去幾年里，有很多人問我，數(shù)字孿生到底什么？按照百科的定義，數(shù)字孿生是物理世界到數(shù)字世界之間的投射，并且以大屏的形式投射出來。如果只是投射到大屏上，這是不是數(shù)字孿生呢？我認(rèn)為不是，因?yàn)槿绻麅H限于此，數(shù)字孿生就沒有生命力。”DIEesmc

2022年6月29日，在由ASPENCORE、深圳市新一代信息通信產(chǎn)業(yè)集群聯(lián)合主辦的“2022國(guó)際AIoT生態(tài)發(fā)展大會(huì)”上，微軟首席技術(shù)顧問管震針對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)做了四個(gè)層次的分析。管震以不同的樓層來比喻數(shù)字孿生技術(shù)，數(shù)字孿生技術(shù)具體分為四個(gè)層次，其中第一層次是一樓，以此類二、三、四層分別對(duì)應(yīng)二、三、四樓。每一樓層分別具有不同的特點(diǎn)，具體可以體現(xiàn)為以下——DIEesmc

第一個(gè)技術(shù)層次：映射

數(shù)字孿生技術(shù)的第一層次是物理世界到數(shù)字世界的映射。這些映射可以進(jìn)一步顯示，展示一些細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，比如“這是哪個(gè)廠房”，“有多少條產(chǎn)線”等信息都能顯示，這是大家都能理解的數(shù)字孿生的體驗(yàn)。DIEesmc

在管震看來，這個(gè)過程是AIoT領(lǐng)域極其重要的組成部分，現(xiàn)在較多應(yīng)用正處于這個(gè)階段。“大量的高屋建瓴的應(yīng)用，都需要這些技術(shù)的支撐。”這個(gè)技術(shù)指的是IoT，它能展示的信息包括：某個(gè)場(chǎng)景中熱力圖的分析、工廠里每條產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍/生產(chǎn)流程或者工藝進(jìn)展、有無殘次品等。這些信息的展示需要IoT（物聯(lián)網(wǎng)）、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、低功耗或有源通訊通道技術(shù)的支持。另外，在5G/ 6G技術(shù)普及的情況下，可通過邊緣計(jì)算設(shè)備，來做數(shù)據(jù)的采集、本地?cái)?shù)據(jù)處理和邊緣推理等工作。這是微軟擅長(zhǎng)且正大力投入精力做的事。DIEesmc

這個(gè)工作是打基礎(chǔ)的一個(gè)過程。“如果不打下這個(gè)基礎(chǔ)，上面的建筑根本無法做起來。我們有一個(gè)精通算法的合作伙伴，它的算法可在APS、生產(chǎn)管理等在多約束條件下運(yùn)行，可以得到‘如何排班’‘如何采購’‘庫存怎么調(diào)’等信息。當(dāng)然，算法再厲害也需底層的支持。”DIEesmc

物理世界到數(shù)字世界之間怎么映射？“這是一對(duì)一的映射，這個(gè)映射是有條理的。比如直升機(jī)做映射時(shí)——首先，它的每個(gè)零件都能拆出來且具有ID號(hào)，這個(gè)ID能正確反映零件在生產(chǎn)中所處的位置。其次，映射到數(shù)字世界時(shí)，要?jiǎng)澮粋€(gè)結(jié)構(gòu)來描述直升機(jī)的樣子，這叫數(shù)字孿生定義語言（DGTL）。直升機(jī)描述出來后就能在里面建立映射。當(dāng)直升機(jī)的零件被生產(chǎn)、組裝時(shí)，就可以參考這個(gè)映射的圖來拼裝。”DIEesmc

生產(chǎn)每一個(gè)零部件時(shí)，用到的設(shè)備、系統(tǒng)都不一樣，它們的處理流程也不一樣，因此在不同階段里用到的描述也可能不同。物理世界建立到數(shù)字世界之間映射時(shí)，還有一個(gè)大問題要解決——即物理世界可能會(huì)有各種語言描述，但物理世界產(chǎn)生業(yè)務(wù)價(jià)值需依賴數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)如果不統(tǒng)一，就無法在接下來產(chǎn)生價(jià)值。這會(huì)暴露出很多問題，不僅涉及到數(shù)據(jù)格式，還涉及到不同的協(xié)議、平臺(tái)、語言等問題。DIEesmc

第二個(gè)技術(shù)層次：交互

數(shù)字孿生技術(shù)的第二層次是交互。滿足第一層次的映射后就來到了交互層面。在經(jīng)歷映射之后，每一個(gè)零部件都有ID，如果在生產(chǎn)過程發(fā)現(xiàn)有異常，或者某個(gè)零部件有暇疵，就需要對(duì)它做進(jìn)一步操作。數(shù)字孿生不但能看到其中發(fā)生了什么，還能與它形成交互。DIEesmc

值得注意的是，這個(gè)操作不僅是人和機(jī)器的交互，比如某臺(tái)機(jī)器停了，通過人力來重啟機(jī)器，而且還包括機(jī)器對(duì)機(jī)器的交互。微軟希望能把交互，從人與機(jī)器的范圍，擴(kuò)大到機(jī)器與機(jī)器上，在元宇宙和物理世界之間建立強(qiáng)有力的聯(lián)系。DIEesmc

關(guān)于交互，2019年微軟在技術(shù)大會(huì)上展示了一個(gè)Demo，這個(gè)Demo顯示的畫面中有兩個(gè)女人，其中一個(gè)戴著HoloLens眼鏡，另一個(gè)是遠(yuǎn)程投屏上的人，通過數(shù)字孿生的交互，即使是在不同的地方，也能體驗(yàn)到非常逼真的面對(duì)面交流的效果。DIEesmc

管震介紹說，原計(jì)劃這個(gè)技術(shù)應(yīng)該用在遠(yuǎn)程會(huì)議上，但是后面發(fā)現(xiàn)如果用會(huì)議上，還有解決一些問題，包括遠(yuǎn)程的人要怎么傳送過來，他的肢體語言、正在說的話要被錄音設(shè)備、錄像設(shè)備實(shí)時(shí)傳送，就算不考慮帶寬問題，也需要光柵實(shí)時(shí)掃描、重新建模投射出去?？剂恳陨弦蛩兀@個(gè)應(yīng)用到現(xiàn)在還無法在線上會(huì)議中落地。DIEesmc

Demo中的那套光柵的售價(jià)幾百萬美元起步。管震認(rèn)為，除了辦公之外，應(yīng)該還能用在其他場(chǎng)景。Demo展示的算法的厲害之處是，讓物理世界與虛擬世界之間的融合界限越來越模糊。在Demo中，對(duì)面桌子的是虛擬的，對(duì)面的人是實(shí)時(shí)傳送的，這通過6個(gè)深度攝像頭，結(jié)合算法重構(gòu)功能實(shí)現(xiàn)。他相信，該場(chǎng)景將有可能成為現(xiàn)實(shí)。DIEesmc

第三個(gè)技術(shù)層次：建模

數(shù)字孿生技術(shù)的第三層次是建模。“如何描述物理世界中發(fā)生的事，以及怎么認(rèn)識(shí)這件事。比如，一個(gè)人的自我介紹，反映出個(gè)人是怎樣的屬性，是個(gè)人了解世界的方法，這個(gè)方法稱為本體論，這是一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，但并非所有的方式和描述都是精準(zhǔn)的，目前計(jì)算機(jī)以這樣的方式來認(rèn)識(shí)世界。”DIEesmc

描述一個(gè)數(shù)字孿生體、數(shù)字孿生解決方案時(shí)，也是這樣表述的——比如這是一棟樓，這棟樓下有第一層、第二層、第三層、第四層，其中第一層多少個(gè)房間，每個(gè)房間有哪些傳感器和設(shè)備。這樣一層一層下來，如果與別的東西發(fā)生交互，每條線還可以寫參數(shù)，這樣的過程建立起來后，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)某一個(gè)物體，或者物體與物體之間的交互。DIEesmc

一張圖像要怎么變成數(shù)字孿生的計(jì)算機(jī)語言？以能源行業(yè)為例，在github平臺(tái)上，先定義建筑、能源等模板，在實(shí)際應(yīng)用中，再在模版基礎(chǔ)上做修改。這一過程中，如果需要增加一個(gè)計(jì)算、推理的模塊，比如英特爾的邊緣計(jì)算模塊，使得它能在運(yùn)算后得到結(jié)果。只需把某模塊改成指向類開放模型接口。企業(yè)可通過建立的業(yè)務(wù)模型，來實(shí)現(xiàn)對(duì)自己的供應(yīng)鏈、生產(chǎn)環(huán)節(jié)、研發(fā)負(fù)責(zé)，這個(gè)業(yè)務(wù)模型需要非常大的技術(shù)沉淀。DIEesmc

原材料研發(fā)可能要試驗(yàn)一萬種材料，哪種結(jié)構(gòu)適合或不合適，適合什么工藝等，可通過數(shù)字孿生的工具，以邏輯圖譜的形式體現(xiàn)。該圖譜就是企業(yè)未來產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。建立了圖譜之后，產(chǎn)品就可以快速迭代，這是數(shù)字孿生帶來的作用。DIEesmc

第四個(gè)技術(shù)層次：演繹

數(shù)字孿生技術(shù)的第四層次是演繹。管震介紹了兩個(gè)數(shù)字孿生結(jié)合的案例。DIEesmc

MCS提供仿真軟件，也有數(shù)字孿生技術(shù)，PGC有數(shù)字孿生技術(shù)，MCS、PGC與微軟數(shù)字孿生結(jié)合。這是松耦合，通過統(tǒng)一語言把不同的數(shù)字孿生結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)1+1大于2的效果。在各生產(chǎn)流程中，它的各項(xiàng)工序都是實(shí)時(shí)體現(xiàn)。如果原材料供應(yīng)不足，或者某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)停滯，它所帶來的影響能提前被預(yù)知，這種方案可以用在很多地方。DIEesmc

目前，微軟圍繞數(shù)字孿生技術(shù)沒有推出平臺(tái)，Azure IoT、Azure Digital Twins是工具，主要是幫助大家建立映射。另外，Synapse Analytisc、AI&Projec Bonsai也是工具。管震強(qiáng)調(diào)說，即便微軟未來推出平臺(tái)，也是為了讓大家容易理解。DIEesmc