數字孿生 元宇宙(產業元宇宙:數字孿生的三重世界)

2021 年 8 月，顯卡巨頭英偉達 (Nvidia) 的一部紀錄片爆出，在 4 月份的公司發布會上，其 CEO 黃仁勛的演講片段中，有 14 秒融入了數字人替身，虛擬世界中的數字黃仁勛在長達四個月的時間里，“騙”過了所有人，再度點燃了“元宇宙”的概念。

元宇宙，英文 Metaverse，其中，“Meta”表示“元”和“超越”，“verse”表示宇宙 (universe)，這個詞誕生于 30 年前 Neal Stephenson 的科幻小說《Snow Crash》。

元宇宙可以粗略的理解為一個平行于現實世界的虛擬世界，現實中人們可以做到的事，都可以在元宇宙中實現。2018 年斯皮爾伯格的電影《頭號玩家》向人們描繪了元宇宙的一種可能場景。

元宇宙概念的火爆，要從 Roblox 說起。Roblox 是一家大型多人在線游戲創作平臺公司，以創造迷你游戲為核心，為玩家提供 3D 數字世界客戶端，為開發者提供Roblox Studio 工具和云服務。用戶可以通過購買或者創作游戲等方式獲得游戲幣，將現實社會中的人際關系映射到虛擬世界中，從而搭建起連接內容生產者和消費者的經濟系統。

Roblox CEO Dave Baszucki 定義了元宇宙的八大核心要素：身份(Identity)、朋友 (Friends)、沉浸感 (Immersive)、低延遲 (Low Friction)、多元化(Variety)、隨地登錄 (Anywhere)、經濟系統 (Economy) 和文明 (Civility)。在元宇宙中用戶擁有虛擬身份，與現實身份可以相關也可以毫無關系；用戶在元宇宙中擁有朋友，可以進行跨越空間的社交；在元宇宙中用戶可以體驗現實生活中的一切活動，并且不會存在明顯的延遲和不同步；用戶可以隨時隨地進入元宇宙體驗其豐富內容；元宇宙擁有自己的經濟系統；元宇宙最終會發展成一種虛擬的文明。

從游戲行業的角度來看元宇宙，簡單來說就是將物理世界中的社會關系和經濟系統映射到數字孿生世界，并且在數字孿生世界中能夠獨立發展運行，衍生出一個不同于物理世界的全新虛擬世界。這么一看，社交網絡，三維游戲，再結合 AR/VR設備帶來的沉浸式交互體驗，就天然具備了元宇宙的八大要素，怪不得最近扎克伯格宣稱，“在未來五年內，將 Facebook 從社交媒體網絡轉變為一個元宇宙公司”。

不僅僅是 Nvidia、Roblox 和 Facebook，越來越多公司開始和元宇宙概念建立起聯系。但對于元宇宙這一概念目前并沒有達成統一的認知和理解。元宇宙的設想比較宏大，目前更多還處于概念階段。有觀點認為，元宇宙是下一代互聯網。那么和互聯網一樣，元宇宙也可以從消費和產業兩個視角來看。

從消費體驗的角度，當前火爆的元宇宙概念，最佳體驗場還是以游戲和社交場景為主。元宇宙是一個承載虛擬活動的平臺，用戶能進行社交、娛樂、創作、展示、教育、交易等社會性、精神性活動。元宇宙為用戶提供豐富的消費內容、公平的創作平臺、可靠的經濟系統、沉浸式的交互體驗，能夠寄托人的情感，讓用戶在有心理上的歸屬感。用戶可以在元宇宙體驗不同的內容，結交數字世界的好友，創造自己的作品，進行交易、教育、開會等社會活動。

從產業發展的角度，元宇宙的實現需要云計算、大數據、人工智能、物聯網、5G、VR/AR 等多種技術和基礎設施的成熟和集成。騰訊研究院指出，要構建足夠逼真的元宇宙，數字孿生技術是基礎。而元宇宙的發展目標，也一定不僅僅是提供一個不同于物理世界的虛擬文明體驗感。隨著資本和人才的涌入，元宇宙的火熱會帶來相關技術基礎設施的進一步跨越式發展，這是構建數字孿生世界產業化的巨大機會。面向產業化的元宇宙，需要構建數字孿生的三重世界。

（一）數字孿生世界

第一重，通過在虛擬數字世界建立用戶的數字孿生體，借助傳感器，真實世界的動態和感受數據映射到虛擬數字世界中，建立起和真實世界完整映射的數字孿生世界。

在數字孿生世界，物理世界的任何事物都能做到信息可查，軌跡可循。從人、物、設備、設施到建筑、城市等，萬物都以數字孿生體的形態在數字虛擬空間一一呈現。在數字虛擬空間，利用數字世界的可重復性、可逆性、全量數據可采集、重建成本低、實驗后果可控等特性，通過數據建模、事態擬合，進行某些特定時間的評估、計算、推演，為設計規劃方案和管理運營方案提供反饋參考，可以為現實物理城市的規劃、建設、運營、應急等方案提供細化的、量化的、變化的、直觀化的分析與評估結論。

數字孿生世界，也可以說是元宇宙在“真實世界虛擬化”階段，這個階段會需要經歷從碎片化的數字孿生到局部的數字孿生的整個物理世界的數字孿生構建過程。

數字孿生世界概念示意

（二）數字原生世界

第二重，在虛擬數字世界里原生出和真實物理世界沒有對應關系的事物和活動，使得和真實世界映射的數字孿生體能夠獨立生長，可以自由回溯，構建出真正的數字原生世界。

數字虛擬空間將逐漸成為人類生活和工作的重要組成部分。今天我們對世界的認知和生活的方式都將被更新或顛覆，例如虛擬化身讓生命多了一種新的存在方式，數字化永生成為可能；虛擬社交打破空間局限，促進人與人之間更深入的連接；虛擬購物帶來沉浸式的場景體驗，買、賣更加高效、便捷且有趣；虛擬教育還原教育的本質，全面激活感知力與創造力；虛擬會議抹去辦公室的邊界，工作隨時隨地且高效協同；虛擬醫療讓優質的醫療資源最大程度共享成為可能，治療事半功倍；虛擬社會讓社會分工及協作更加清晰，全面提升生活幸福感，等等。

數字原生世界將帶來更多與真實物理世界不一樣的可能性。數字原生世界，可以說才是真正的元宇宙，是“虛擬世界本體化”的階段。

數字原生世界概念示意

（三）數字增強世界

第三重，在物理世界中再次建立起和數字世界中特有的數字孿生體的虛實映射，借助創新的交互和控制方式，從數字原生世界反向對真實物理世界進行增強和優化，實現數字增強世界。

數字世界本質上是為了服務物理世界而存在，物理世界也會因為數字世界而變得更有序美好。實現數字增強世界是這個本質的必然追求，也是數字化的理想狀態。數字增強世界，是元宇宙進化到“虛擬世界真實化”的階段。

數字增強世界概念示意