数字孪生成6G大会专题之一，与元宇宙的融合能否引领下一个“元风口”？

2022年，以全频谱、全覆盖、全应用、强安全为特征的6G技术研究开始进入业界视野并成为全球焦点。目前世界主要国家和地区均已启动6G研究，通过加大资金投入布局科研项目等措施，加速6G创新技术研发。

在2022年3月22-24日举行的第二届全球6G技术大会上，6G主题发布了总体白皮书《ICDT融合下的6G网络2.0》，以及9本专题白皮书，包括数字孪生、下一代协议栈4.0、太赫兹、多址接入、智能超表面、零功耗、量子信息、终端友好、智能轨道交通。中国移动研究院首席科学家、未来移动通信论坛5G/6G SIG主席、IEEE Fellow易芝玲介绍了此次白皮书内容。

据易芝玲介绍本白皮书是《ICDT融合的6G网络》的第二版本，在1.0版本基础上，将聚焦感知、通信、计算融合的网络能力、架构、空口、终端和产业，介绍6G新进展、分析6G新问题、提出6G新方案。

其中，在白皮书中提到数字孪生。易芝玲表示，数字孪生系统是典型的感知、通信、计算融合系统。首先需要感知技术去读取物理系统某个维度某个层次的属性与状态信息，然后低时延高可靠地传输到虚拟系统进行计算（建模、分析与预测），然后形成决策命令，再次低时延高可靠地传达到物理系统，驱动物理系统（包括人体）改变状态以优化其性能或完成任务目标。6G网络不仅仅支持虚拟系统与物理系统之间的信息交互，也支持虚拟系统元素（组件）之间的信息交互，以及多个虚拟系统之间的信息交互，实现数字孪生聚合体。

“可以说在不同阶段，数字孪生都将具有很重要的价值。虽然对于6G来说数字孪生是一个理想化的东西，但还是分阶段层次可行的、合理的，具体如何实现我们还是要拭目以待。”易芝玲说。据介绍，此次白皮书探讨了全生命周期的数字孪生网络管控，包括知识驱动意图感知以及数据协助。

另外，如今元宇宙成为各界探讨的热点话题，很多企业也在提前布局。在易芝玲看来，目前元宇宙只是一个有吸引力的话题，并非6G的核心部分。“在6G时代，我们并不是会一步到位直接进入元宇宙，因为这还不太现实。”

数字孪生的起源与发展

2002年，美国的迈克尔·格里弗斯博士提出用计算机建立一个跟实物完全相同的模型，这是数字孪生概念最早的雏形。

2010年，美国国家航空航天局利用数字孪生技术极大的降低了航天器的研发成本。波音公司的777客机也是利用数字孪生技术的初期技术开发设计的典型实例。

波音777客机的整个研发过程没有使用过任何的图纸模型，所涉及的300多万个零部件完全依靠数字孪生技术进行模拟、实验。据报道，该技术帮助波音公司减少了50%的返工量，有效缩短了40%的研发周期。根据有关信息研究机构分析，未来1-2年之内，全世界超过50%的大型工厂将会使用数字孪生技术，并提高近10%的生产效率。

这些成功案例验证了数字孪生技术的先进性，推动了数字孪生技术的发展。

国内数字孪生从无到有

如今，数字孪生技术已经在国内备受关注，并开始落地生根，但其发展过程可谓是十年磨一剑。

北京航天航空大学陶飞教授的团队是国内最早一批研究数字孪生技术的学者。到2021年为止，陶飞教授所带领的数字孪生技术团队已经走过了十余年的时光，从理论探索，到技术的攻关，再到实际应用案例的部署和研发，每一步都有一段故事。

2010年，陶飞精心挑选了十几位研究生，决定带领这些年轻人创造中国第一个数字孪生研究小组。经过多年的潜心钻研，陶飞带领团队总结出了第一篇关于数字孪生的论文。但是没想到一个月之后等来的不是发表的喜讯，而是论文被退稿的消息。

据陶飞教授分析，当时被退稿的原因主要有两个：一个是中国之前在数字孪生领域没有发表任何文章，杂志方可能不认可国内数字孪生的科研水平；第二个就是，很多学术杂志的裁判权掌握在国外学者的手中，而中国想要得到国外的承认，需要更多的质量和数量的变化，需要慢慢打开认知度。

于是2017年，陶飞决定在国内召开一个数字孪生交流会，希望号召更多的学者加入到数字孪生的研究队伍中。在当时，很多参会的学者对数字孪生技术并不了解，但是这场会议却真正掀起了数字孪生技术在国内的研究浪潮。

随着中国数字孪生队伍的逐渐壮大，陶飞在数字孪生领域也取得了很多的成绩。终于在2019年，世界顶级期刊《Nature》向陶飞的团队发出邀请，请他们写一篇关于数字孪生的评述文章。

短短几年，中国的数字孪生研究团队从被退稿走向了受邀撰稿。这篇受邀撰稿的文章名叫《Make more digital twins》——做更多的数字孪生，主要内容是讲如何让数字孪生服务于更多的工业领域来助力数字化转型、智能化升级，从而提升全球的制造能力和水平。这篇文章让国际上的一些同行，了解并认可了中国在数字孪生上做的工作。

在得到认可后，陶飞教授开始迫切希望让数字孪生技术在现实中得到验证、应用。

2019年某个周五，陶飞教授受邀在武汉的一个会议上介绍数字孪生五纬模型及应用设想。一名来自航天五院的参会者在会后与陶飞教授取得了联系，就数字孪生技术在卫星领域的探索应用展开了交流。两天后，航天院的一名主任工程师带着同事，来到了北航，再次与陶飞教授进行交流。一个星期后，航天五院与陶飞教授就数字孪生技术在卫星领域的应用签订了合同。这也是陶飞教授收到的第一份在数字孪生技术领域应用的合同。

一年后，在陶飞团队与航天五院专家的不懈努力下，数字孪生技术在卫星总装车间的设计部署及验证上成功落地。陶飞教授实现了自己在数字孪生领域研究上的闭环，也迈出了数字孪生在国内推广应用的第一步。

数字孪生与元宇宙的融合

数字孪生更加倾向于对现实社会的治理、对行业业务效率的改进和技术创新，而元宇宙更倾向于构建公共娱乐社交的理想数字社会。但这并不妨碍这两者结合。

基于Web地理空间3D可视化、高精度地图、雷达激光点云、BIM、测绘地图、卫星与无人机遥感影像等空间地形数据，融合遥感时空、传感器、物联网、定位轨迹、业务专题、社交内容、文字文档等时空动态数据，通过游戏级引擎的渲染和现实增强，构建起数字孪生的城市和行业业务高保真、高聚合的“数字孪生”时空环境：可以实时映射现实世界进程，可以基于现实空间透视全息内容，也可以模拟与耦合事件与场景，融合“元宇宙”在线共享数字空间、现实虚拟感知交互的核心特征，人们得以进入全真数字世界管理城市与业务，将催生全新的数字化转型。

以前我们认知中的数字化，多是基于ERP、数字工作流、移动应用，或是基于数据服务的数字平台，都没有脱离目前二维互联网的语境，但在“元宇宙”和数字孪生的联合下，将发生变革。

工业物联网、自动驾驶、数字地球，进而到车联网、高精度立体的数字城市、自然资源、行业和企业业务管理，可以说，如果每个行业都能够基于数字孪生诞生“元宇宙”，去在线共享、自动智慧地管理、分析、改进业务，立体全息地模拟各种场景，基于现实空间LBS服务与AR技术呈现深度全息数据，除了促进业务增长和生产效率提升，也有可能在其过程中产生颠覆型创新。

人类能够深入和共同感知更加微观和宏观的工作场景，例如亚秒级精细零件制造过程的主视角观察、仿真分析和过程控制；城市管理者、业务专家能够跨越现实时空，共享一个高精度数字空间以解决难题；在城市建设中基于雷达激光点云数据，观察数字空间施工过程并共同改进建筑施工质量；在模拟事件环境的高精度数字空间中，多人共同在线、或人机混合驾驶智能车辆安全仿真测试，改进自动驾驶体验；全息模拟浓缩演绎长时间下的世界演化进程，多尺度观察发现自然生态客观规律...这都是元宇宙概念在toBtoG业务“数字孪生”中的积极影响。

再来说说toC领域的。

可以预见在未来的发展中，toC领域元宇宙与数字孪生会差异化逐步扩大。人类在数字孪生世界中，更像客观的第三者在观察、修正、改进自身行为、决策和方案，但其基于现实过程的数字复制呈现交互能力，用以教育、数字虚拟旅游等产业中，具有一定的发展潜力；而在“元宇宙”中，人人都是数字社会的参与者、体验者、建设者，拥有独立的数字实体身份，在此基础上想象空间巨大。

在元宇宙形态的深入发展进程中，有一个里程碑式的事件无法忽略或绕过，它或将带领元宇宙进入终极形态——人类数字感知体：人能够以数字实体进入这些虚拟空间，通过模拟全感知进行交互，从而在虚拟空间生活、工作、游戏，也就是“Avatar”（就是电影《阿凡达》英文名，含义也与其类似：主人公在现实世界有残疾，但通过阿凡达在潘多拉星球却健全健康）。

在目前的二维互联网环境下，无论是网页还是移动APP，用户通过平面图形界面（UI, User Interface)进行人机交互操作；而在“元宇宙”的高度发展形态下，数字模拟需要支持人类有“以假乱真”增强现实体验，将“感知”转化为交互界面，形成“感知即交互”。此时，“数字孪生”在“元宇宙”构建过程中担当现实仿真的技术范式和混合虚拟的现实框架基础。

文章来源：箩筐技术，飞象网，光明网