王莉，元宇宙產業委員會，數字孿生與工業元宇宙
王力，北京航空航天大學經濟管理學院資訊系教授。
摘要：本文通過資料資產和數字孿生應用的案例，分析了數字孿生與工業元宇宙融合的戰略意義和重要作用。
2022年12月19日，中共發布《關於構建資料基礎體系更好地發揮資料要素作用的意見》（以下簡稱“資料二十條”），提出20條政策措施，旨在建立保護權益、合規使用的資料產權制度。 建立市場內外相結合的合規、高效的資料元素流通和交易體系。根據該意見，資料分為三類：公共資料、企業資料和個人資料。 隨後，2023年8月21日，財政部會計司發布《企業資料資源會計處理暫行規定》（財快2023年第11號），即被稱為“資料資產錄入”新規，明確要求自2024年1月1日起，企業資料資產必須按照規定計入財務報表。 這一系列政策體現了國家對資料要素的重視，也為企業提供了資料資產管理和創新應用的新思路。
在這個過程中，我們需要深入思考數字孿生、web30. 元宇宙、資料等新興概念與物理世界之間的聯絡。 所有權、質量評估、價值評估、表錄入和原生資料披露等問題引起了廣泛關注。
元宇宙是乙個獨特的數字空間，因為它是乙個虛擬的、身臨其境的平台，其規模和內容是由開發人員或使用者共同創造的。 在這個虛擬世界中產生了許多與物理世界截然不同的元素，這對實體經濟產生了深遠的影響。 元宇宙對中國的經濟結構和未來發展有很多值得研究和研究的地方。
在元宇宙、VR和AR等領域，該技術的成熟度和採用速度無疑是推動其發展的關鍵因素。 回顧2022年，雖然VR、AR等技術演進存在一定滯後，但隨著技術的不斷創新，比如ChatGPT等大型語言模型的出現，這些技術正在逐步克服自身侷限性，為元宇宙的發展注入新的活力。
ChatGPT在短短一年內迅速獲得了全球的廣泛關注和應用，並以前所未有的速度改變了我們的工作和生活方式。 中國可能在某些領域落後，例如在智慧型手機等裝置中採用大型語言模型（如ChatGPT）。 這些滯後可能會在某些方面影響中國對歐美等發達國家的追趕和超越。 值得慶幸的是，目前國家及有關部委以及各級地方政府在政策層面給予了大力支援。 “20條資料措施”、資料資產入錶等政策，也將促進資料共享和大量高質量資料的產生，蘊含著巨大的機遇。
在建設數字中國的過程中，如果資料不能轉化為資產，在推動數字經濟發展方面將面臨一定的困難。 最近，香港舉辦了很多關於web3的講座0 和虛擬貨幣，這反映了該地區對新興技術和金融創新的重視。
在技術方面，蘋果在 2023 年的 WWDC 開發者大會上推出了其首款耳機 Vision Pro。 定位為空間計算裝置，該裝置的核心特點是數字世界與現實世界的結合，開啟了空間計算的新時代。 與傳統的VR或AR裝置不同，Vision Pro並不侷限於遊戲領域，而是乙個具有跨界應用潛力的平台。 除了遊戲領域，它還可以用於焦慮症狀等醫療應用。
此外，眼動儀也值得一提。 10多年前，我學院從歐洲進口了一套價值48萬元的眼動儀裝置，主要用於捕捉飛行員在虛擬駕駛過程中的眼球運動。 三星已經提出了將眼動追蹤功能嵌入手機的想法，現在我們已經可以看到一些新的元宇宙接入裝置，為人們帶來更逼真、更身臨其境的體驗。 這種身臨其境的感覺不僅是一種視覺上的灌輸，更是一種心理上的灌輸。 一些研究機構也披露了元宇宙與ChatGPT結合帶來的應用的一些新變化。 這些新技術和跨界組合，不僅彌補了元宇宙的短板，也讓生態建設更加完善。
在青島舉辦的元宇宙大賽上，“香味王國”推出的遙控香味合成產品吸睛，可以合成各種香味，通過掛在脖子上的小裝置，人們可以隨時感受到玫瑰等各種香味。 在元宇宙或虛擬實境（VR）領域，多模態互動技術正逐漸成為現實，不僅限於視覺和聽覺，還可以覆蓋觸覺、味覺等多感官體驗。
該技術的應用不僅限於遊戲娛樂領域，在軍事、工業、醫療、教育等多個領域都具有巨大的潛力。 其中，軍事和工業應用尤為突出。 隨著大模型的推出，谷歌的多模態技術受到了軍方的極大關注。 這項技術可能比ChatGPT更震撼，例如，通過模擬戰場環境，士兵可以在安全的環境中進行戰術演習，同時體驗近乎真實的視覺、聽覺甚至嗅覺刺激，從而提高他們的反應速度和決策能力。
多模態互動技術的不斷發展，將為元宇宙和虛擬實境領域帶來更豐富、更逼真的沉浸式體驗。 除遊戲娛樂領域外，其在軍工、工業、醫療、教育等領域的應用也將進一步拓展和深化。 隨著技術的不斷創新和普及，我們期待在未來看到更多驚人的應用和突破。
數字孿生技術與傳統建模技術的核心區別在於它能夠實現實時同步資料傳輸。 通過虛擬控制現實，數字孿生使現實世界能夠推動數字世界的變革，這是其獨特的過程和特徵。 這個過程始於美國的美國宇航局，可以在最著名的電影《阿波羅 13 號》中看到。 1970年阿波羅13號任務期間，服務艙的氧氣罐發生**，導致多條管道破裂。 面對這種情況，NASA地面控制中心的工程師建造了乙個類似於阿波羅13號太空艙的地面訓練模組，太空人在地面團隊的指導下進行了模擬並成功解決了問題。 這種技術至今仍用於火星探測器的建模。 在地球上的模擬中，我們可以**火星車應該採取的角度和速度，這與火星上的真實情況完全一致。 因此，數字孿生技術在航空航天領域的使用可以追溯到其早期階段。
如今，隨著技術的進步，數字孿生技術在工業和軍事領域也得到了廣泛的應用。 在航天部門組裝火箭的過程中，通過戴上AR眼鏡，工作人員可以清楚地看到密集的管道線，大大提高了工作效率。
簡而言之，數字孿生技術通過實時同步資料傳輸，實現物理實體和虛擬模型之間的雙向對映和同步。 該技術在航空航天、智慧型製造、智慧城市、醫療健康等領域具有廣泛的應用前景，為企業和社會的發展帶來了巨大的價值。 隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，數字孿生技術將在更多領域得到應用和推廣。
數字孿生為產業、軍事和社會治理帶來更多便捷和創新功能。 在摩爾定律的影響下，感測器的尺寸在不斷縮小，精度和測量範圍越來越大，而多模態感測器的整合也為我們提供了以前所未有的細節和頻率捕捉和記錄世界的能力。 這些技術進步為數字世界的建模提供了全新的方法和可能性。
構建數字孿生或打造數字世界的核心目標是服務於物理世界的精準執行。 在工業領域，數字孿生可以降低成本、提高效率並環保。 通過將感測器技術與數字孿生相結合，公司可以更準確地**未來的運營條件和效能，從而實現更高效的生產和更低的成本。
在社會治理領域，數字孿生技術也發揮了重要作用。 使用數字孿生，城市管理者可以更有效地規劃和管理城市的資源和設施，從而提高城市運營的效率和可持續性。
在工業領域，數字孿生技術的應用主要集中在故障診斷、健康管理、預防性維護等方面。 該技術在航空航天領域應用尤為廣泛，此後逐漸擴充套件到民用領域。 如今，大型生產裝置的維修很少需要公司專家的現場訪問。 相反，這些裝置在企業內部“大腦”的指揮下執行，並且都可以實時監控和建模。
回顧本溪鋼鐵廠的經歷，一台價值1200萬元的沃爾沃挖掘機因為潤滑油沒有按時更換而拋錨。 儘管製造商事先發出了維護警告，但工人們並沒有對裝置的繼續執行給予足夠的重視，因為他們期望加班獲得額外的獎金，最終導致機械故障。 借助數字孿生技術，公司現在能夠更準確地了解其裝置的狀況，並提供主動維護服務以避免類似問題。
這些技術最初用於軍事和航空航天領域的複雜環境，但隨著時間的推移，它們逐漸廣泛應用於通用工程領域。 例如，特斯拉的車型由於其先進的感測器和攝像系統，可能不允許進入某些涉及保密的單元。 這是因為這些車輛配備了多個攝像頭和公釐波探測雷達，能夠感知附近的所有物體。 不僅是特斯拉，許多智慧型汽車都有類似的功能。
從智慧型製造的角度來看，智慧型資料採集主要包括三類資料：裝置本身的執行資料、使用者和乘客的資訊以及周圍環境的智慧型。 如今，在智慧型汽車中，一旦車輛啟動，這些資料就會自動收集。 這些資料對於智慧型裝置來說是必需的，智慧型裝置需要了解裝置本身的狀態、使用者的資訊以及環境的變化。
從工業角度來看，這些技術的應用非常廣泛，但在軍事領域的應用更為敏感。 例如，美國海軍海豹突擊隊長期以來一直在內部訓練中使用這些技術，這有助於他們成功捕獲奧薩馬·本·拉登。 在任務過程中，團隊成員需要花乙個小時來適應狀態，最終達到心流狀態，即全神貫注於任務的狀態，感受到時間和自我意識的損失，同時體驗到高度的專注和滿足感。
隨著行業的發展，我們經歷了從單一產品製造到全產品生命週期管理的轉變。 這種轉變使工業活動的影響和範圍不斷擴大，逐漸滲透到城市和社群的各個角落。 在中國的“十四五”規劃中，從智慧型製造開始，虛擬實境、VR、AR、MR、區塊鏈等技術將相結合，支撐實體經濟。 實體經濟是國家未來幾十年的基礎，也是我國應用廣泛的領域之一。 葉宇瑞先生在《元宇宙十大技術》中也提到了很多應用案例。 只要它在工業方面做得好，其他一切都可以輕鬆處理。
當你和行業專家打交道時，你會發現那些人很單純，當你和網際網絡公司的人打交道時，他們都是衣冠楚楚。 這是因為該行業對精度的要求非常高，如果誤差達到一公釐，則該元件可能會報廢。 因此，業內人士非常務實。 當他們遇到故障時，他們需要盡快消除它，而不是吹噓它。 在飛機發動機領域，故障排除非常困難。 因此，數字孿生技術從物理孿生開始，通過建立與物理實體完全相同的模型進行模擬和測試。 在大型製造企業中，例如日本的馬自達，早期會使用木材等廉價材料製造1：1的車型，然後進行組裝檢查。 雖然這種方法製造起來比較耗時，但仍然不能丟棄。 在火星計畫中，還有1：1的物理物件用於測試和驗證。
在太空發射任務中，通常設計兩枚相同的火箭以確保安全，因此如果其中一枚出錯，另一枚仍然可用。 這說明在航天領域的投入非常大，主要目的是完成任務，不惜花費巨資。 但是，民用空間的發展相對滯後，因為民用空間領域的投資與國家空間領域的投資不同。 對於民用航天，投資者可能會擔心高風險，因為如果失敗，他們的投資可能會化為烏有。 相比之下，馬斯克等人在太空領域的投入是巨大的，他們有更多的機會去嘗試和探索，因為他們有更強的資金基礎。
數字孿生技術的出現為高風險專案提供了降低風險的良好手段。 通過數字孿生，可以更準確地對專案進行模擬和改進，從而提前發現問題和潛在風險，並採取相應的措施來降低風險。 在航空航天領域，數字孿生技術已被廣泛用於幫助科學家和工程師更好地理解和控制太空飛行器的設計和操作。 隨著技術的不斷進步和應用的擴充套件，數字孿生技術有望為更多高風險專案提供更好的安全性。
數字孿生技術最初起源於航空業。 陳忠先生提出的先進理念值得學習，要了解數字孿生技術的領先水平，可以參考美軍和歐洲的應用案例。 眾所周知，美軍每年都要參加很多戰爭，需要採取各種辦法來降低**率。 因此，數字孿生技術成為他們打仗的一種方式。 在俄烏衝突中，技術手段的應用對戰爭的結果產生了意想不到的影響。 作為技術和行業界的一員，我們必須關注這些技術發展，並思考如何將這些創新應用到我們的領域，以提高生產效率、降低成本、增強安全性等。 同時，我們也要認識到技術發展的雙刃劍性質，在應用新技術時權衡利弊，確保技術的合理應用和可控性。
對整個產品生命週期的實時、雙向管理稱為“數字孿生”。 從阿波羅13號的半數字孿生模擬系統到美國空軍在飛機健康管理中的應用實驗，數字孿生技術的重要性逐漸顯現出來。 在航空航天領域，由於距離遠、試錯成本高、系統複雜，數字孿生技術的應用尤為重要。 現在，隨著通訊技術的發展，大資料的出現，以及傳輸技術的進步，我們能夠通過手機等裝置實時了解遠處物體的狀態，彷彿近在咫尺。 該技術的應用不僅降低了試錯成本，而且提高了系統的可靠性和效率。
隨著裝置變得越來越複雜，維護智慧型汽車和無人機等先進技術的成本正在上公升。 數字孿生技術的應用為解決這些問題提供了有效的途徑。 通過數字孿生技術，實時監控裝置的執行狀態，及時發現並解決問題，確保裝置的可靠性和安全性。 同時，數字孿生技術還可以幫助我們更好地管理和控制裝置，提高裝置的運營效率和生產效率。 因此，數字孿生技術的應用將為未來智慧型製造和工業自動化提供更強大的支援。
數字孿生技術的應用並不侷限於軍事領域，而是廣泛應用於各種場景。 虛擬實境和元宇宙的概念與數字孿生技術有著天然的聯絡。 在元宇宙和 web3 中0、區塊鏈技術是不可或缺的一部分，數字孿生技術也發揮著重要作用。 如果忽視數字孿生和區塊鏈技術，元宇宙的發展可能會面臨巨大挑戰。 因此，我們需要將數字孿生、區塊鏈技術與元宇宙、web3 相結合0等新興概念緊密結合，共同推動數字經濟的發展和創新。
數字孿生技術在各個領域都有廣泛的應用，包括衛星、數字孿生汽車等。 國家重點專案也在積極推動數字孿生技術的應用和發展。 同時，西門子等一些國外大公司也廣泛使用了數字孿生技術。 在工業和部委領域，數字孿生技術的應用也越來越頻繁。 這些應用不僅有助於提高生產效率和降低成本，而且提高了裝置的安全性和可靠性，為未來的智慧型製造和工業自動化提供了更有力的支撐。
數字孿生技術的發展確實經歷了從單個物理實體的模擬到包括人員和流程在內的綜合組織模型的轉變。 在這個過程中，數字孿生逐漸成為組織的孿生，這是乙個融合變革的過程。 隨著人員的參與和管理層的參與，數字孿生將發生很大變化。 這一變化不僅有助於提高生產效率和降低成本，而且提高了裝置的安全性和可靠性，為未來的智慧型製造和工業自動化提供了更有力的支撐。
數字孿生的定義確實有一些經典的說法，從數字孿生到工業元宇宙的飛躍是乙個不斷發展的過程。 無論是描述、診斷還是見解，都需要從可靠的效能和材料方面加以考慮。 可靠性一直是大型裝備領域的主要關注點，尤其是在軍事領域。 該學院的可靠性研究所專門研究如何提高各種工程裝置的可靠性並將軍事標準應用於民用領域。 因此，隨著技術的發展和應用，數字孿生和可靠性將成為未來產業發展的關鍵因素。
為了更好地理解元宇宙的概念，我們可以參考以下三部具有代表性的科幻電影：《雪崩》、《頭號玩家》和《源**》，在元宇宙中，我們可以實現夢中夢的體驗，並有能力重啟源**。 這些科幻電影為我們提供了元宇宙概念的靈感和想象，讓我們思考如何創造乙個更豐富、更多樣化的虛擬世界。
謝謝！ 王力教授，北京航空航天大學經濟管理學院資訊系教授、博士生導師，深圳市北京航空航天新興產業技術研究院副院長、大資料實驗室主任，北京市重點實驗室副主任，管理與資訊系統研發中心主任。 他的研究興趣包括人工智慧、大資料、web3、區塊鏈、電子商務、智慧型製造、智慧城市、數字經濟、資料資產、知識管理、鏈管理、碳達峰和碳中和。
以上內容基於王力教授在2023中國資料與儲存高峰論壇元宇宙與數字經濟論壇上的講話錄音。