王莉，元宇宙产业委员会，数字孪生与工业元宇宙
王力，北京航空航天大学经济管理学院信息系教授。
摘要：本文通过数据资产和数字孪生应用的案例，分析了数字孪生与工业元宇宙融合的战略意义和重要作用。
2022年12月19日，中共发布《关于构建数据基础体系更好地发挥数据要素作用的意见》（以下简称“数据二十条”），提出20条政策措施，旨在建立保护权益、合规使用的数据产权制度。 建立市场内外相结合的合规、高效的数据元素流通和交易体系。根据该意见，数据分为三类：公共数据、企业数据和个人数据。 随后，2023年8月21日，财政部会计司发布《企业数据资源会计处理暂行规定》（财快2023年第11号），即被称为“数据资产录入”新规，明确要求自2024年1月1日起，企业数据资产必须按照规定计入财务报表。 这一系列政策体现了国家对数据要素的重视，也为企业提供了数据资产管理和创新应用的新思路。
在这个过程中，我们需要深入思考数字孪生、web30. 元宇宙、数据等新兴概念与物理世界之间的联系。 所有权、质量评估、价值评估、表录入和原生数据披露等问题引起了广泛关注。
元宇宙是一个独特的数字空间，因为它是一个虚拟的、身临其境的平台，其规模和内容是由开发人员或用户共同创造的。 在这个虚拟世界中产生了许多与物理世界截然不同的元素，这对实体经济产生了深远的影响。 元宇宙对中国的经济结构和未来发展有很多值得研究和研究的地方。
在元宇宙、VR和AR等领域，该技术的成熟度和采用速度无疑是推动其发展的关键因素。 回顾2022年，虽然VR、AR等技术演进存在一定滞后，但随着技术的不断创新，比如ChatGPT等大型语言模型的出现，这些技术正在逐步克服自身局限性，为元宇宙的发展注入新的活力。
ChatGPT在短短一年内迅速获得了全球的广泛关注和应用，并以前所未有的速度改变了我们的工作和生活方式。 中国可能在某些领域落后，例如在智能手机等设备中采用大型语言模型（如ChatGPT）。 这些滞后可能会在某些方面影响中国对欧美等发达国家的追赶和超越。 值得庆幸的是，目前国家及有关部委以及各级地方政府在政策层面给予了大力支持。 “20条数据措施”、数据资产入表等政策，也将促进数据共享和大量高质量数据的产生，蕴含着巨大的机遇。
在建设数字中国的过程中，如果数据不能转化为资产，在推动数字经济发展方面将面临一定的困难。 最近，香港举办了很多关于web3的讲座0 和虚拟货币，这反映了该地区对新兴技术和金融创新的重视。
在技术方面，苹果在 2023 年的 WWDC 开发者大会上推出了其首款耳机 Vision Pro。 定位为空间计算设备，该设备的核心特点是数字世界与现实世界的结合，开启了空间计算的新时代。 与传统的VR或AR设备不同，Vision Pro并不局限于游戏领域，而是一个具有跨界应用潜力的平台。 除了游戏领域，它还可以用于焦虑症状等医疗应用。
此外，眼动仪也值得一提。 10多年前，我学院从欧洲进口了一套价值48万元的眼动仪设备，主要用于捕捉飞行员在虚拟驾驶过程中的眼球运动。 三星已经提出了将眼动追踪功能嵌入手机的想法，现在我们已经可以看到一些新的元宇宙接入设备，为人们带来更逼真、更身临其境的体验。 这种身临其境的感觉不仅是一种视觉上的灌输，更是一种心理上的灌输。 一些研究机构也披露了元宇宙与ChatGPT结合带来的应用的一些新变化。 这些新技术和跨界组合，不仅弥补了元宇宙的短板，也让生态建设更加完善。
在青岛举办的元宇宙大赛上，“香味王国”推出的遥控香味合成产品吸睛，可以合成各种香味，通过挂在脖子上的小装置，人们可以随时感受到玫瑰等各种香味。 在元宇宙或虚拟现实（VR）领域，多模态交互技术正逐渐成为现实，不仅限于视觉和听觉，还可以覆盖触觉、味觉等多感官体验。
该技术的应用不仅限于游戏娱乐领域，在军事、工业、医疗、教育等多个领域都具有巨大的潜力。 其中，军事和工业应用尤为突出。 随着大模型的推出，谷歌的多模态技术受到了军方的极大关注。 这项技术可能比ChatGPT更震撼，例如，通过模拟战场环境，士兵可以在安全的环境中进行战术演习，同时体验近乎真实的视觉、听觉甚至嗅觉刺激，从而提高他们的反应速度和决策能力。
多模态交互技术的不断发展，将为元宇宙和虚拟现实领域带来更丰富、更逼真的沉浸式体验。 除游戏娱乐领域外，其在军工、工业、医疗、教育等领域的应用也将进一步拓展和深化。 随着技术的不断创新和普及，我们期待在未来看到更多惊人的应用和突破。
数字孪生技术与传统建模技术的核心区别在于它能够实现实时同步数据传输。 通过虚拟控制现实，数字孪生使现实世界能够推动数字世界的变革，这是其独特的过程和特征。 这个过程始于美国的美国宇航局，可以在最著名的电影《阿波罗 13 号》中看到。 1970年阿波罗13号任务期间，服务舱的氧气罐发生**，导致多条管道破裂。 面对这种情况，NASA地面控制中心的工程师建造了一个类似于阿波罗13号太空舱的地面训练模块，宇航员在地面团队的指导下进行了模拟并成功解决了问题。 这种技术至今仍用于火星探测器的建模。 在地球上的模拟中，我们可以**火星车应该采取的角度和速度，这与火星上的真实情况完全一致。 因此，数字孪生技术在航空航天领域的使用可以追溯到其早期阶段。
如今，随着技术的进步，数字孪生技术在工业和军事领域也得到了广泛的应用。 在航天部门组装火箭的过程中，通过戴上AR眼镜，工作人员可以清楚地看到密集的管道线，大大提高了工作效率。
简而言之，数字孪生技术通过实时同步数据传输，实现物理实体和虚拟模型之间的双向映射和同步。 该技术在航空航天、智能制造、智慧城市、医疗健康等领域具有广泛的应用前景，为企业和社会的发展带来了巨大的价值。 随着技术的不断进步和应用领域的拓展，数字孪生技术将在更多领域得到应用和推广。
数字孪生为产业、军事和社会治理带来更多便捷和创新功能。 在摩尔定律的影响下，传感器的尺寸在不断缩小，精度和测量范围越来越大，而多模态传感器的集成也为我们提供了以前所未有的细节和频率捕捉和记录世界的能力。 这些技术进步为数字世界的建模提供了全新的方法和可能性。
构建数字孪生或打造数字世界的核心目标是服务于物理世界的精准运行。 在工业领域，数字孪生可以降低成本、提高效率并环保。 通过将传感器技术与数字孪生相结合，公司可以更准确地**未来的运营条件和性能，从而实现更高效的生产和更低的成本。
在社会治理领域，数字孪生技术也发挥了重要作用。 使用数字孪生，城市管理者可以更有效地规划和管理城市的资源和设施，从而提高城市运营的效率和可持续性。
在工业领域，数字孪生技术的应用主要集中在故障诊断、健康管理、预防性维护等方面。 该技术在航空航天领域应用尤为广泛，此后逐渐扩展到民用领域。 如今，大型生产设备的维修很少需要公司专家的现场访问。 相反，这些设备在企业内部“大脑”的指挥下运行，并且都可以实时监控和建模。
回顾本溪钢铁厂的经历，一台价值1200万元的沃尔沃挖掘机因为润滑油没有按时更换而抛锚。 尽管制造商事先发出了维护警告，但工人们并没有对设备的继续运行给予足够的重视，因为他们期望加班获得额外的奖金，最终导致机械故障。 借助数字孪生技术，公司现在能够更准确地了解其设备的状况，并提供主动维护服务以避免类似问题。
这些技术最初用于军事和航空航天领域的复杂环境，但随着时间的推移，它们逐渐广泛应用于通用工程领域。 例如，特斯拉的车型由于其先进的传感器和摄像系统，可能不允许进入某些涉及保密的单元。 这是因为这些车辆配备了多个摄像头和毫米波探测雷达，能够感知附近的所有物体。 不仅是特斯拉，许多智能汽车都有类似的功能。
从智能制造的角度来看，智能数据采集主要包括三类数据：设备本身的运行数据、用户和乘客的信息以及周围环境的智能。 如今，在智能汽车中，一旦车辆启动，这些数据就会自动收集。 这些数据对于智能设备来说是必需的，智能设备需要了解设备本身的状态、用户的信息以及环境的变化。
从工业角度来看，这些技术的应用非常广泛，但在军事领域的应用更为敏感。 例如，美国海军海豹突击队长期以来一直在内部训练中使用这些技术，这有助于他们成功捕获奥萨马·本·拉登。 在任务过程中，团队成员需要花一个小时来适应状态，最终达到心流状态，即全神贯注于任务的状态，感受到时间和自我意识的损失，同时体验到高度的专注和满足感。
随着行业的发展，我们经历了从单一产品制造到全产品生命周期管理的转变。 这种转变使工业活动的影响和范围不断扩大，逐渐渗透到城市和社区的各个角落。 在中国的“十四五”规划中，从智能制造开始，虚拟现实、VR、AR、MR、区块链等技术将相结合，支撑实体经济。 实体经济是国家未来几十年的基础，也是我国应用广泛的领域之一。 叶宇瑞先生在《元宇宙十大技术》中也提到了很多应用案例。 只要它在工业方面做得好，其他一切都可以轻松处理。
当你和行业专家打交道时，你会发现那些人很单纯，当你和互联网公司的人打交道时，他们都是衣冠楚楚。 这是因为该行业对精度的要求非常高，如果误差达到一毫米，则该组件可能会报废。 因此，业内人士非常务实。 当他们遇到故障时，他们需要尽快消除它，而不是吹嘘它。 在飞机发动机领域，故障排除非常困难。 因此，数字孪生技术从物理孪生开始，通过创建与物理实体完全相同的模型进行模拟和测试。 在大型制造企业中，例如日本的马自达，早期会使用木材等廉价材料制造1：1的车型，然后进行组装检查。 虽然这种方法制造起来比较耗时，但仍然不能丢弃。 在火星计划中，还有1：1的物理对象用于测试和验证。
在太空发射任务中，通常设计两枚相同的火箭以确保安全，因此如果其中一枚出错，另一枚仍然可用。 这说明在航天领域的投入非常大，主要目的是完成任务，不惜花费巨资。 但是，民用空间的发展相对滞后，因为民用空间领域的投资与国家空间领域的投资不同。 对于民用航天，投资者可能会担心高风险，因为如果失败，他们的投资可能会化为乌有。 相比之下，马斯克等人在太空领域的投入是巨大的，他们有更多的机会去尝试和探索，因为他们有更强的资金基础。
数字孪生技术的出现为高风险项目提供了降低风险的良好手段。 通过数字孪生，可以更准确地对项目进行仿真和改进，从而提前发现问题和潜在风险，并采取相应的措施来降低风险。 在航空航天领域，数字孪生技术已被广泛用于帮助科学家和工程师更好地理解和控制航天器的设计和操作。 随着技术的不断进步和应用的扩展，数字孪生技术有望为更多高风险项目提供更好的安全性。
数字孪生技术最初起源于航空业。 陈忠先生提出的先进理念值得学习，要了解数字孪生技术的领先水平，可以参考美军和欧洲的应用案例。 众所周知，美军每年都要参加很多战争，需要采取各种办法来降低**率。 因此，数字孪生技术成为他们打仗的一种方式。 在俄乌冲突中，技术手段的应用对战争的结果产生了意想不到的影响。 作为技术和行业界的一员，我们必须关注这些技术发展，并思考如何将这些创新应用到我们的领域，以提高生产效率、降低成本、增强安全性等。 同时，我们也要认识到技术发展的双刃剑性质，在应用新技术时权衡利弊，确保技术的合理应用和可控性。
对整个产品生命周期的实时、双向管理称为“数字孪生”。 从阿波罗13号的半数字孪生仿真系统到美国空军在飞机健康管理中的应用实验，数字孪生技术的重要性逐渐显现出来。 在航空航天领域，由于距离远、试错成本高、系统复杂，数字孪生技术的应用尤为重要。 现在，随着通信技术的发展，大数据的出现，以及传输技术的进步，我们能够通过手机等设备实时了解远处物体的状态，仿佛近在咫尺。 该技术的应用不仅降低了试错成本，而且提高了系统的可靠性和效率。
随着设备变得越来越复杂，维护智能汽车和无人机等先进技术的成本正在上升。 数字孪生技术的应用为解决这些问题提供了有效的途径。 通过数字孪生技术，实时监控设备的运行状态，及时发现并解决问题，确保设备的可靠性和安全性。 同时，数字孪生技术还可以帮助我们更好地管理和控制设备，提高设备的运营效率和生产效率。 因此，数字孪生技术的应用将为未来智能制造和工业自动化提供更强大的支持。
数字孪生技术的应用并不局限于军事领域，而是广泛应用于各种场景。 虚拟现实和元宇宙的概念与数字孪生技术有着天然的联系。 在元宇宙和 web3 中0、区块链技术是不可或缺的一部分，数字孪生技术也发挥着重要作用。 如果忽视数字孪生和区块链技术，元宇宙的发展可能会面临巨大挑战。 因此，我们需要将数字孪生、区块链技术与元宇宙、web3 相结合0等新兴概念紧密结合，共同推动数字经济的发展和创新。
数字孪生技术在各个领域都有广泛的应用，包括卫星、数字孪生汽车等。 国家重点项目也在积极推动数字孪生技术的应用和发展。 同时，西门子等一些国外大公司也广泛使用了数字孪生技术。 在工业和部委领域，数字孪生技术的应用也越来越频繁。 这些应用不仅有助于提高生产效率和降低成本，而且提高了设备的安全性和可靠性，为未来的智能制造和工业自动化提供了更有力的支撑。
数字孪生技术的发展确实经历了从单个物理实体的模拟到包括人员和流程在内的综合组织模型的转变。 在这个过程中，数字孪生逐渐成为组织的孪生，这是一个融合变革的过程。 随着人员的参与和管理层的参与，数字孪生将发生很大变化。 这一变化不仅有助于提高生产效率和降低成本，而且提高了设备的安全性和可靠性，为未来的智能制造和工业自动化提供了更有力的支撑。
数字孪生的定义确实有一些经典的说法，从数字孪生到工业元宇宙的飞跃是一个不断发展的过程。 无论是描述、诊断还是见解，都需要从可靠的性能和材料方面加以考虑。 可靠性一直是大型装备领域的主要关注点，尤其是在军事领域。 该学院的可靠性研究所专门研究如何提高各种工程设备的可靠性并将军事标准应用于民用领域。 因此，随着技术的发展和应用，数字孪生和可靠性将成为未来产业发展的关键因素。
为了更好地理解元宇宙的概念，我们可以参考以下三部具有代表性的科幻电影：《雪崩》、《头号玩家》和《源**》，在元宇宙中，我们可以实现梦中梦的体验，并有能力重启源**。 这些科幻电影为我们提供了元宇宙概念的灵感和想象，让我们思考如何创造一个更丰富、更多样化的虚拟世界。
谢谢！ 王力教授，北京航空航天大学经济管理学院信息系教授、博士生导师，深圳市北京航空航天新兴产业技术研究院副院长、大数据实验室主任，北京市重点实验室副主任，管理与信息系统研发中心主任。 他的研究兴趣包括人工智能、大数据、web3、区块链、电子商务、智能制造、智慧城市、数字经济、数据资产、知识管理、链管理、碳达峰和碳中和。
以上内容基于王力教授在2023中国数据与存储高峰论坛元宇宙与数字经济论坛上的讲话录音。