在數字時代的大背景下，數實融合發展不斷深入，數字孿生作為產業數字化核心技術之一，其大規模應用還處于起步階段。但面對著諸多領域的轉型升級需求，其發展勢頭十分強勁，成為政產學研用等各界的重點關注領域，數字孿生儼然已走到了新時代的聚光燈下。
12月1日，在2022騰訊全球數字生態大會數字孿生專場，騰訊發布了《騰訊數字孿生云白皮書》（以下簡稱“報告”）。該報告由騰訊研究院、數字孿生產品部、智慧行業八部、智慧交通事業部和智慧行業五部等部門共同編制，全面闡述了數字孿生的發展背景、技術體系、應用場景和演進趨勢，多維且深度的解構了數字孿生全鏈條。
同時，報告還從數字孿生云底座、核心技術能力、典型行業服務等方面展示了騰訊深耕數字孿生的決心和成果，其“堅持開放生態與合作共創”的理念也得以彰顯，騰訊也能夠以此為契機，攜手各界伙伴共同探討并推動數字孿生產業發展，這也是該報告發布的初衷。
數字孿生持續迭代升級，讓“萬物孿生”逐漸照進現實
據報告顯示，數字孿生已成為科技戰略和產業轉型的關鍵抓手，為搶抓數字孿生發展機遇，美國、歐盟和中國等從數字孿生技術、應用、投資、生態等維度進行了積極布局。美國方面，主要以國防科技戰略為驅動，完善數字孿生頂層設計，進行數字孿生項目投資，推動跨行業應用，培育產學研生態；歐盟方面，頂層設計與項目投入同步進行，加大數字孿生在不同領域的落地布局，推動數字孿生在環境保護、城市建設、生產制造等領域的投資和應用。
我國數字孿生政策布局早已開啟，經過不斷演進，逐步形成了“技術＋應用”的雙輪驅動體系，為產業發展營造了良好空間，借著“十四五”規劃的東風，國家層面和各個地方都在推動數字孿生技術創新，拓展數字孿生在泛行業的縱深應用。
報告指出，經過持續的技術迭代和實踐探索，數字孿生以“模擬仿真”為起點，經過多年的實踐和理論發展，逐步形成了“幾何+機理+數據驅動”的應用范式。從內涵定義上看，數字孿生是對物理實體的數字化表達，以歷史數據、實時數據為基礎，融合幾何、機理、數據驅動等多種數字模型，實現對物理對象的映射呈現、分析優化、診斷預測以及閉環控制。在實施層面，數字孿生需要達到“能交互、可計算、易應用”三個要求。
數字孿生實施參考架構圖
報告還指出，數字孿生技術體系涉及數字支撐、孿生構建、人機交互三大類技術，這些技術不斷進行創新升級，共同提升了數字孿生的實時性、精準性、靈活性和交互性。其中，幾何建模及展示技術路徑呈現出多樣化趨勢，推動了數字孿生向建模高效、實時展示、部署靈活的方向發展；物聯網、數字線程、大數據為數字孿生提供了數據支撐能力，人工智能也促進了數字孿生預測能力；仿真建模開始向集成和實時演進，助力數字孿生構建精確模型；數字支撐技術進行持續迭代，夯實了數字孿生的基礎能力；XR技術基于沉浸式交互能力，拓展了數字孿生的應用空間。
數字孿生技術體系
依托四大核心技術，騰訊數字孿生云助力多行業數字化轉型
值得一提的是，報告中還匯總介紹了騰訊數字孿生云的核心技術以及面向交通、能源、建筑等行業需求打造的數字孿生產品。在技術上，騰訊以云、圖、AI等能力為基礎，依托在游戲領域積累的渲染引擎能力、大規模在線游戲的協同技術、AI驅動和游戲化的交互技術，以及社交領域的音視頻技術、交通和自動駕駛領域的大規模并行仿真技術、領先的安全技術等，創新打造了數字孿生云底座，可為應用平臺提供數據全流程管理、引擎能力、云渲染等服務。
總結來看，騰訊數字孿生云主要包含游戲科技、云計算/云渲染、人工智能、音視頻和傳輸等四大核心技術，具備全真映射、實時計算、數據驅動、泛在連接等特點。具體來說，借助模擬渲染、后臺數據同步、游戲AI等游戲科技技術，能夠準確生動的建立云端孿生世界；基于云端的分布式計算和云渲染技術，可加強孿生世界的還原度和輔助決策能力；通過AI的多源融合傳感、自動化重建和仿真推演算法，能夠降低用戶使用成本，助其快速搭建孿生體；通過音視頻編解碼和低延時通信技術，可確保數字孿生的人機交互效率和安全應用。
騰訊數字孿生云核心技術及特點
在行業應用上，騰訊基于數字孿生云提供的云化工具鏈和開發服務，可助力交通、能源、建筑等行業低門檻地進行數字孿生應用開發和迭代。
比如，為智慧交通行業構建了一套低延遲、可計算和全場景覆蓋的實時孿生平臺，打通了云邊端界限，可支撐交通系統的管理、調度、應急和服務；為建筑行業打造了一個建筑空間物聯網類操作系統-微瓴數字孿生平臺，通過開放性的數字孿生底座，統一了接口標準，連接打通了建筑內的各個子系統；為能源行業構建了貫通生產設備、輔助設施、原料產品和人員環境等業務的騰訊云Tencent EnerTwin能源數字孿生底座；為生產制造行業打造了騰訊Wemake數字孿生工廠解決方案，滿足了工廠的設備數字化、產線數字化、作業數字化、工廠數字化等建設需求，助其數智化轉型。
不難看出，報告中將騰訊數字孿生相關的技術、資源、能力等做了整合，以此匯集了騰訊多方面的服務能力和技術優勢，進而形成合力，反向為行業數字化發展提供更好的服務。
完善標準、構建生態，數字孿生產業發展“任重道遠”
縱觀數字孿生的應用規劃和實踐，不同領域對數字孿生有著不同的應用場景和價值訴求，報告總結了“制造、能源、城市、建筑、交通、水利”六大行業和“設計/仿真、生產/作業、服務/運營、安全/管理”四大場景，借助數字孿生可優化規劃設計結果、提升生產作業效率、變革服務運營范式、提高安全管理水平，數字孿生的探索應用逐漸向行業全生命周期滲透。
報告還分析了未來數字孿生發展過程中面臨的諸多挑戰，在標準體系建設方面，數字孿生的應用包含了不同結構、不同來源、不同對象的數據以及多尺度、多物理場、多學科的模型，因此，數據層面和模型層面的標準均亟需統一，另外，產品互通等標準的缺失也限制了數字孿生產品間的協同配合，所以，產品層面的標準也需進一步完善；在開源生態構建方面，數字孿生作為當下再次興起的交叉技術，需要進行多角度布局，比如，需要里程碑式的開源項目將其技術推向大規模工程化應用，需要實力雄厚的基金會等長期資金支持，需要產業參與者提高開源及貢獻意識，需要豐富的開源生態將活力注入其發展進程中等等。
針對數字孿生未來發展的痛點問題，騰訊將持續發揮其“生態連接器”的角色和綜合的服務能力，改善并加強數字孿生產業的協同發展生態。正如騰訊數字孿生業務負責人萬超所說，“數字孿生作為復雜技術的代表，已經進入一個產業爆發期。騰訊數字孿生將依托體系化的技術能力，以更加開放化、標準化的姿態為更多行業數字化發展提供助力”。
報告還指出，大規模、多尺度的數字孿生可視化與仿真分析將成為未來城市、工業、交通等多類行業共性需求，但由于物理世界的連續性和復雜性，全息精細的刻畫和模擬仿真仍存在難點，融合了機器學習、多尺度建模以及分布式高性能計算的技術將是解決此類問題的關鍵。對此，騰訊亦可結合自身AI、云計算等技術優勢，助力數字孿生持續演進。
展望未來，數字孿生對數實融合發展的重要性不言而喻，隨著政策環境和用戶需求的變化，其在助力產業互聯網發展過程中價值越發明顯。相信不久的將來，數字孿生將成為千百行業數字化工具，萬物孿生逐步照進現實。
