當(dāng)現(xiàn)實世界的效率和體驗達(dá)到一個閾值，人們便開始在虛擬世界里尋找新的引擎。無論是《瞬息全宇宙》、《頭號玩家》等影片中天馬行空的想象，還是近年來興起的元宇宙等概念，都讓人們對虛實結(jié)合的未來世界充滿了向往。

然而，每一個新興概念的出現(xiàn)，總會伴隨著人聲鼎沸的圍觀，以及循環(huán)往復(fù)的試錯。在風(fēng)口奇缺的當(dāng)下，數(shù)字孿生、元宇宙這兩股熱潮如何在工業(yè)與交通等場景中普及推廣，將人類對未來世界的美好構(gòu)想映進(jìn)現(xiàn)實呢?

建立虛實雙向反饋的通路

如果說元宇宙是我們對未來數(shù)字生活、社會經(jīng)濟(jì)活動空間的暢想，那么數(shù)字孿生技術(shù)是人類加速產(chǎn)業(yè)數(shù)字化升級、解決現(xiàn)實問題、改善現(xiàn)實世界的有利工具。

“數(shù)字孿生”是一種數(shù)字化理念和技術(shù)手段，它以數(shù)據(jù)與模型的集成融合為基礎(chǔ)，通過在數(shù)字空間實時構(gòu)建物理對象的精準(zhǔn)數(shù)字化映射，基于數(shù)據(jù)整合與分析來模擬、驗證、預(yù)測、控制物理實體全生命周期過程，最終形成智能決策的優(yōu)化閉環(huán)。

不同于元宇宙在虛擬世界中“創(chuàng)世”，數(shù)字孿生更加強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)實和虛擬世界間建立雙向反饋的通路，通過構(gòu)建正向反饋的閉環(huán)，持續(xù)改善現(xiàn)實世界中的產(chǎn)品性能和運行效率。隨著云計算、AI、IoT等技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生正在從構(gòu)想變成現(xiàn)實。

探索早已開始，需求正在打開

數(shù)字孿生技術(shù)最早于1969年被NASA應(yīng)用于阿波羅計劃中，NASA構(gòu)建了航天飛行器的孿生體來模擬其在軌工作狀態(tài)。20世紀(jì)90年代，我國著名科學(xué)家錢學(xué)森提出了非常接近數(shù)字孿生的“靈境”概念，認(rèn)為其發(fā)展?jié)摿�巨大。直�?003年，“數(shù)字孿生”才被密歇根大學(xué)教授邁克爾·格里夫斯正式提出，并逐步開始在軍事、工業(yè)等領(lǐng)域落地。

而伴隨著近年來傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈全面開啟數(shù)字化轉(zhuǎn)型，亟需依托新一代信息技術(shù)打造全新的發(fā)展引擎，數(shù)字孿生開始加速與DICT(數(shù)字、信息、通訊技術(shù))領(lǐng)域融合，逐漸發(fā)展為一種基礎(chǔ)性、普適性的技術(shù)體系，其在工業(yè)、交通、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用場景也日益清晰。

從應(yīng)用演進(jìn)層面看，數(shù)字孿生大致要經(jīng)歷四個發(fā)展階段，各階段均呈現(xiàn)出跨技術(shù)領(lǐng)域、跨系統(tǒng)集成、跨行業(yè)融合的特點。

在第一階段，數(shù)字孿生主要被應(yīng)用于場景重現(xiàn)，具備展示與描述功能。該階段數(shù)字孿生技術(shù)可以基于BIM、GIS、CAD、衛(wèi)星影像、點云、視頻影像等數(shù)據(jù)源，利用解算、推理、識別等手段，形成三維場景的描述信息和孿生三維場景。第一階段主要實現(xiàn)由物理世界向?qū)\生世界形成的靜態(tài)場景映射，完成映射后，數(shù)字孿生世界就具備了可視化的能力。

第二階段的數(shù)字孿生需要具備實時數(shù)據(jù)映射能力，即通過IoT和感知設(shè)備獲取設(shè)備實施運行狀態(tài)信息，如：車的移動、人的行走、燈的亮滅、閘機(jī)的開合等。完成該階段后，數(shù)字孿生世界便具備了雙向交互的能力，成為一個動態(tài)實時的鮮活世界。

在第三階段，數(shù)字孿生需要具備可分析和可計算能力，可以通過模擬真實世界的運行規(guī)則實現(xiàn)對未來的預(yù)測推演計算，或通過統(tǒng)計真實世界的運行數(shù)據(jù)，來獲取有價值的分析結(jié)果。完成該階段后，數(shù)字孿生世界便具備了一體化掌控過去、現(xiàn)在和未來的能力，可以為人們提供科學(xué)的決策支持依據(jù)。

而為了構(gòu)建完整的應(yīng)用閉環(huán)，數(shù)字孿生需要進(jìn)入第四階段，擁有干預(yù)、改造和提升的能力，能夠?qū)⒎桨赴l(fā)送到設(shè)備上聯(lián)動真實世界發(fā)生改變，同時能夠?qū)⑼ㄖ�、預(yù)警發(fā)送到終端上，讓人的行為發(fā)生改變。此時的數(shù)字孿生世界便具備了完整的閉環(huán)，且擁有了動態(tài)學(xué)習(xí)驗證、循環(huán)迭代提升的能力，實現(xiàn)了真實世界和數(shù)字孿生世界的合二為一，讓人們可以借助數(shù)字孿生世界的力量，打造一個更好的物理世界。

然而，想要完成上述四個階段并非易事，需要在多領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用研發(fā)、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、綜合服務(wù)能力提升等方面持續(xù)攻關(guān)，這對于業(yè)內(nèi)很多平臺來說都是不小的挑戰(zhàn)。此外，數(shù)字孿生在很多行業(yè)中的應(yīng)用尚處于起步階段，產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)不完善，各廠商的模型、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不互通，極大限制了產(chǎn)業(yè)的協(xié)同效率。而且技術(shù)落地的過程中還會涉及管理者、社會機(jī)構(gòu)、企業(yè)等多個利益方，溝通協(xié)調(diào)的難度很大。在這些因素的影響下，數(shù)字孿生的產(chǎn)業(yè)價值始終沒有被徹底激活。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價值要看“四個能”

交通業(yè)便是一個陷入數(shù)字孿生“落地困境”的典型行業(yè)，雖然行業(yè)目前已經(jīng)利用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行了一定的基礎(chǔ)設(shè)施和業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級，但由于實時孿生等領(lǐng)域始終沒有突破技術(shù)瓶頸，導(dǎo)致自動駕駛、車路協(xié)同等場景難以實現(xiàn)規(guī)�；�落地。

業(yè)內(nèi)權(quán)威專家指出，數(shù)字孿生實施路徑應(yīng)該分“能看、能診、能管、能優(yōu)”四步走。其中，“能看”指復(fù)現(xiàn)物理世界中系統(tǒng)運行的過程，“能診”指通過建模發(fā)現(xiàn)問題，“能管”指運用仿真手段推演系統(tǒng)可能的變化態(tài)勢，“能優(yōu)”指找到各種解決方案中的最優(yōu)解。目前，我國雄安智慧城市規(guī)劃、國家體育場數(shù)字化改造、黃河等重要流域的智慧水利等工程中，數(shù)字孿生的應(yīng)用皆大致遵循上述路徑。

實際上，這些項目實踐與交通問題的治理存在很大共性。

循著“四個能”的產(chǎn)業(yè)“頂層設(shè)計”思路，我們可以從技術(shù)和價值層面建立關(guān)聯(lián)來產(chǎn)生新的發(fā)現(xiàn)：其一，數(shù)字孿生的落地以感知、分析、計算、AI深度學(xué)習(xí)等技術(shù)為核心支撐，想要實現(xiàn)實時孿生需要進(jìn)行全鏈路的技術(shù)突破。其二，實現(xiàn)自優(yōu)化，同時能主動向物理空間傳遞最優(yōu)指令是數(shù)字孿生在產(chǎn)業(yè)中落地的“終極形態(tài)”，其核心仍是一種“以人為中心”的服務(wù)。

不難發(fā)現(xiàn)，業(yè)界的數(shù)字孿生建設(shè)思路與騰訊智慧交通不謀而合。

首先，騰訊在打造實時孿生平臺時便重點關(guān)注了感知、分析、計算和AI深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域的核心技術(shù)創(chuàng)新，先通過高精度三維重建精準(zhǔn)還原現(xiàn)實世界，打造三維可計算空間，再基于機(jī)理模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型進(jìn)行實時仿真計算和自動化動態(tài)優(yōu)化，同時利用高保真云渲染能力和智能終端觸達(dá)能力，幫助用戶進(jìn)行實時監(jiān)控、系統(tǒng)交互操作和設(shè)備自動控制，形成服務(wù)閉環(huán)。

騰訊智慧交通實時孿生系統(tǒng)

在構(gòu)建上述閉環(huán)的基礎(chǔ)上，騰訊還運用通信和計算領(lǐng)域技術(shù)打造了橫縱向“雙引擎”，通過激發(fā)各環(huán)節(jié)的效率極限以實現(xiàn)“實時”孿生。其中，縱向引擎為物理空間中的傳感設(shè)備向仿真空間傳輸數(shù)據(jù)的過程加速，核心是利用5G云化核心網(wǎng)、4G/5G混合應(yīng)用以及C-V2X等先進(jìn)通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)整個孿生系統(tǒng)的低延時通信。橫向引擎為云端數(shù)據(jù)流式計算、分布式計算和數(shù)據(jù)同步等過程加速，助力實現(xiàn)對高并發(fā)場景下海量數(shù)據(jù)的“實時”計算。

基于全鏈路的能力升級，實時孿生平臺同時為交通管理者和駕駛?cè)藛T開啟了“上帝視角”，前者可以更全面地掌握交通信息，將交通管理從被動響應(yīng)變成主動管控，后者則能輕松獲取道路基礎(chǔ)設(shè)施靜態(tài)信息及運營動態(tài)信息，享受安全便捷出行體驗。

開啟上帝視角，掌握交通信息

從技術(shù)融合到可持續(xù)價值激活

國內(nèi)交通領(lǐng)域?qū)＜艺J(rèn)為，當(dāng)下沒有任何一個行業(yè)可以像交通行業(yè)一樣，串聯(lián)起騰訊在數(shù)據(jù)采集、游戲、地圖等全領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，騰訊需要做好跑“馬拉松”的準(zhǔn)備。

的確，多領(lǐng)域技術(shù)融合讓騰訊實時孿生平臺擁有了強(qiáng)大的生命力，但“孿生”本身不是目的而是手段，突破技術(shù)瓶頸之后，騰訊的下一步棋該如何走?

近年來，隨著我國城市化進(jìn)程飛速發(fā)展，個人汽車保有量逐年增加，城市交通擁堵、道路事故和大氣污染等問題日益凸顯。對此，騰訊智慧交通依托其在云、圖、大數(shù)據(jù)、AI和5G等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，打造包括一大系統(tǒng)(交通OS)、兩大優(yōu)勢(實時孿生和C端觸達(dá))、三大能力(時空計算、數(shù)字底座與融合感知)的“123能力圈”，助力交通行業(yè)智慧升級。

騰訊地圖+衛(wèi)星圖數(shù)據(jù)，自動生成城市級場景

其中，交通OS是數(shù)字交通基礎(chǔ)設(shè)施和行業(yè)應(yīng)用生態(tài)的連接器，向上助力行業(yè)應(yīng)用的低門檻開發(fā)，向下連通交通基礎(chǔ)設(shè)施和系統(tǒng)，為政府部門、傳統(tǒng)企業(yè)等轉(zhuǎn)型提供“數(shù)字底座”。而實時數(shù)字孿生作為交通OS的重要引擎之一，將有力強(qiáng)化騰訊智慧交通的解決方案輸出能力，從而帶動整條產(chǎn)業(yè)鏈的效率和效益提升。

與眾多行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑相同，數(shù)字孿生相關(guān)的服務(wù)產(chǎn)業(yè)也必定趨向平臺化、生態(tài)化。騰訊智慧交通副總裁施雪松表示，騰訊作為原生的數(shù)字化企業(yè)，不僅在技術(shù)層、運營層具有先發(fā)優(yōu)勢，更是將數(shù)字化與業(yè)務(wù)開展進(jìn)行了深度綁定，將數(shù)據(jù)融入企業(yè)經(jīng)營，這讓我們更具經(jīng)驗和實力幫助傳統(tǒng)企業(yè)敏捷地完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型。未來，騰訊將以“數(shù)字化助手”的角色聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈力量打造生態(tài)，持續(xù)為行業(yè)提供應(yīng)用級基礎(chǔ)設(shè)施，推動多方的溝通和資源整合，從而最大限度提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同效能，激活行業(yè)的可持續(xù)性價值。

路測全天候感知與實時數(shù)字孿生

目前，騰訊聯(lián)合行業(yè)伙伴在數(shù)字孿生領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用正在向自動駕駛、智慧高速、港口、機(jī)場、城市管理、智能網(wǎng)聯(lián)先導(dǎo)區(qū)、碳中和環(huán)境治理等場景加速滲透，一系列具有代表性、開創(chuàng)性的項目案例也脫穎而出。

例如，騰訊打造的自動駕駛數(shù)字孿生測試平臺TAD Sim是業(yè)內(nèi)首個由游戲技術(shù)和真實數(shù)據(jù)雙擎驅(qū)動的虛擬仿真平臺，可以實現(xiàn)高真實度、高精準(zhǔn)度的三維場景仿真。目前平臺已與國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車(長沙)測試區(qū)、國家汽車質(zhì)量監(jiān)督檢測中心(湖北)、公安部交通管理科學(xué)研究所、深圳坪山智能網(wǎng)聯(lián)測試示范平臺等檢測機(jī)構(gòu)達(dá)成合作，共同展開對智慧高速、開放城市道路等場景的交通實時數(shù)字孿生探索和建設(shè)。

騰訊自動駕駛仿真測試平臺TAD Sim自帶場景元素真值，無需標(biāo)注自動生成各種天氣、路況，保證覆蓋度

騰訊與江蘇交控聯(lián)合打造的數(shù)字孿生一體化平臺，全面實現(xiàn)了物理場站、通行車輛、設(shè)施設(shè)備的實時數(shù)字孿生。通過對收費站過往收費數(shù)據(jù)的分析，平臺可以對未來幾天收費車道的高峰時段進(jìn)行預(yù)測，運用孿生效果展示高峰車流量、車道開放數(shù)量、排隊情況、過車種類、收費金額等全局信息，從而輔助管理者進(jìn)行人員和車道的合理配置，助力收費站運營降本增效。

從人“可看”到系統(tǒng)和機(jī)器的“可計算”，騰訊在數(shù)字孿生領(lǐng)域搶先實現(xiàn)技術(shù)突圍，而通過為行業(yè)客戶打造智慧交通、智慧城市等解決方案，騰訊全面助力智慧應(yīng)用在“剛需”場景中的落地，讓數(shù)字孿生的潛在價值得以充分挖掘。

未來，伴隨騰訊在生態(tài)建設(shè)方面繼續(xù)發(fā)力，數(shù)字孿生的價值將被進(jìn)一步釋放，這在推進(jìn)智慧交通產(chǎn)業(yè)逐漸走向繁榮的同時，也將全面提升人的出行效率與體驗。實時孿生以“數(shù)字之鑰”打開“物理枷鎖”，正在開啟便捷、高效、安全的智慧交通未來。

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