数字孪生与元宇宙：虚拟与现实的奇妙对话
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了数字孪生与元宇宙：虚拟与现实的奇妙对话相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
- 概念
（1）元宇宙（Metaverse）是一个虚拟的三维世界，由数字内容和物理世界中的现实空间相互交织而成，能够提供各种虚拟体验，例如虚拟现实、增强现实、虚拟社交、虚拟经济等。在元宇宙中，人们可以创建虚拟化身，探索虚拟地图，参与虚拟活动，甚至可以进行虚拟交易和虚拟投资。元宇宙的概念源于虚拟现实技术的发展，未来有望成为一个具有重要经济和社会影响的领域。
（2）数字孪生（Digital Twin）是一种将物理实体的数字表示与其实时数据和环境信息相结合的技术，它能够为物理实体的设计、测试、操作和维护提供全面的视角和数据支持，实现了物理世界与数字世界的紧密结合。数字孪生的概念最初来自于航空航天领域，后来扩展到了工业、建筑、能源等领域。它可以用于仿真、优化、预测和监测物理实体的运行状态、性能和行为，并为决策者提供全面的数据支持。
- 差别与联系
元宇宙和数字孪生是两种概念，存在差别和联系。
元宇宙是虚拟世界的概念，特点是高度互动性和高度仿真性，用户可以在其中创造、交互、交易、学习等。元宇宙可以实现虚拟的社交、游戏、教育、购物等多种场景，具有广阔的应用前景。数字孪生是一种虚拟仿真技术，应用领域包括制造业、航空航天、建筑工程等，可以提高生产效率、降低成本、优化维护等。
从差别来看，元宇宙注重的是虚拟世界的创造和交互，强调用户的体验和互动性；而数字孪生注重的是物理实体的数字化模拟和管理，强调数据的采集和分析。从联系来看，二者都是基于虚拟化技术的应用，都可以提供更加智能化的服务和解决方案，且在某些领域有重叠和相互促进的作用。
- 具体应用
（1）目前元宇宙的应用场景非常广泛，以下是一些例子：
①虚拟现实游戏：玩家可以在虚拟现实中体验游戏，与其他玩家交互，探索虚拟世界。
②虚拟展览：各种博物馆、艺术馆、科技馆等可以将展览移植到元宇宙中，让更多人参观和了解。
③数字孪生：元宇宙可以成为数字孪生的载体，通过虚拟现实等技术呈现真实的环境和场景，用于工业生产和城市规划等领域。
俗社交平台：元宇宙可以成为一个虚拟的社交平台，人们可以在其中建立虚拟身份，交友、互动、创造。
⑤教育培训：元宇宙可以为教育培训提供更加丰富、生动、实践的学习场景，帮助学生更好地理解知识。
（2）数字孪生在许多不同领域都有广泛的应用。以下是数字孪生的一些具体应用：
①制造业：数字孪生可用于创建产品的虚拟模型，以进行测试、优化和生产准备。它还可用于监控设备状态并预测维护需求。
②建筑业：数字孪生可用于建筑项目的规划、设计和管理。它可以帮助预测建筑物的能源使用和维护需求，并优化建筑物的性能。
③城市规划：数字孪生可用于创建城市的虚拟模型，以进行城市规划和管理。它可以帮助预测城市的人口增长和变化，并优化城市的交通和基础设施。
④医疗保健：数字孪生可用于创建患者的虚拟模型，以进行诊断、治疗和监控。它可以帮助医生更好地了解患者的身体状况，并为患者提供更好的医疗保健服务。
⑤航空航天：数字孪生可用于创建飞机、火箭和卫星的虚拟模型，以进行设计、测试和维护。它可以帮助优化航空航天设备的性能，并提高安全性和可靠性。
元宇宙系列游戏与元宇宙（下）——拉动上游产业发展并引领传统产业数字化转型
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游戏，拉动上游产业发展
与元宇宙游戏相关的产业链，可以划分为七个方面，自下而上分别是基础设施、人机交互、去中心化、空间计算、创造者经济、渠道和体验。
如下图：
虽然，游戏不过是元宇宙的雏形，但是游戏的发展，全面带动了元宇宙所必需的技术基础和经济系统。这些技术的外溢，甚至是游戏体现的生产关系的外溢，会引起相关产业一系列的变化。
游戏如何带动5G产业发展
对于VR游戏，只有达到16K之后，肉眼才察觉不到纱窗效应，也就是接近肉眼的 “完全沉浸感”。16K 像素点约1.3亿，如果以24真彩色为标准，默认140Hz FPS下，每秒的原生视频流量达到惊人的138Gbps。因此，随着VR硬件的提升，如果我们要摆脱有线的束缚，必须探索大带宽低时延的无线网络及高效的视频压缩算法。
云游戏是一种以云计算和串流技术为基础的在线游戏技术，其游戏的逻辑和渲染运算都在云端完成。数据处理完成后，结果被编码成音频流、视频流，通过网络传输给终端，终端则将用户的操作信息传输给云端，进行实时交互。云游戏支持用户使用随身携带的移动设备随时随地享受3A级游戏大作的极致体验，打通大型游戏的终端壁垒。而其中延迟程度的高低将直接影响云游戏的用户体验，因此网络显得尤为重要。伴随着5G技术的成熟，云游戏最关键的网络问题迎刃而解。
游戏如何带动VR产业发展
需要VR/AR设备在用户体验方面不断进步。作为未来元宇宙的第一入口，AR和VR目前仍需在软硬件上不断做出优化。以VR设备为例，目前主流产品类型包括VR手机盒子、VR头显和VR一体机。市面上VR设备的分辨率最高支持到4K。如上述，若要达到人眼最自然的清晰度，则需要16K的水平。高刷新率可以提高画面的流畅度，减少延迟和重影，一定程度上减轻人们使用VR设备时产生的眩晕感。最理想的刷新率是180Hz，而目前大部分VR头显刷新率为70Hz至120Hz。
对于VR设备轻便性的需求，刺激无线串流技术发展。为了实现VR头显的轻便，并解决空间移动问题，无线串流是VR产品设计须着力解决的方向。目前主流的无线串流技术主要是Wi-Fi 和私有协议，目前将PC 和GPU 渲染并压缩过的数据通过Wi-Fi路由器传送至头显，通常需要千兆路由器才能有比较流畅的体验。由于技术的不成熟，目前存在额外延迟、画质损耗、高性能消耗及其他不稳定因素。后者是通过设备厂商自己研发的压缩算法和通信协议进行传输。例如，VIVE 无线套件和WiGig 配件，可以让我们实现电脑和VR 头显延迟小于7ms，但需要架构额外的 WiGig加速卡，增加了用户成本。
游戏与数字货币
游戏的商业模式发展到现在，其实还是用户方面的消费行为。只是从过去的一次性消费，变成现在的持续性付费。“氪金” 作为网络的流行语，在游戏中，是指向游戏中 “充值” 的行为。事实上，拥有 “氪金” 的游戏，就是一个独立的经济体。充值后，也没有 “退款” 选项。玩家和游戏厂商都默认玩家早晚会消费掉所有的 “氪金” 。但是，Roblox做出了一个大胆的创新，就是用户充值后可以取现（关于这部分的内容可以参考【元宇宙系列】Roblox创世纪（Mateverse）），这是一个石破天惊的举动，即便是在金融创新、金融衍生品令人眼花缭乱的美国，也是颇具争议的行为。
具备元宇宙特征的游戏，天然形成了数字货币的应用场景。这是传统的货币系统无法支持的邻域。随着元宇宙爆炸式地增长，数字货币总交易量飞速上涨。
以太坊是基础的数字货币，可以成为元宇宙的通行货币。元宇宙提供了以太坊货币的应用场景，以太坊货币可以进一步促进元宇宙的爆发。
DC/EP（央行数字货币）是基础的数字货币，或者说DC/EP本身也可以成为元宇宙的通行货币。它们之间同样是相互促进的关系。
传统产业数字化发展之路，需要融入元宇宙要素
从信息化到数字化，再从数字化到元宇宙
信息化和数字化的区别是什么？
区分信息化、数字化的关键在于区分决策是在物理世界还是在数字化世界完成的。如果决策是在数字化世界完成，那就是数字化，如果决策是在物理世界完成，那就是信息化。这里的 “决策” 指的是指导物理世界中执行下一个 “动作” 的指令。
元宇宙更彻底，它没有物理世界，全部是数字世界。所有的活动，包括生产活动，都是在数字世界完成的。物理世界中，人如同 “躯壳” 般的存在，只要满足 “躯壳” 必须的空气、水和营养，躯壳身在何方，处于什么境地，无关紧要。
数字孪生组织（DTO）是企业数字化转型的最终目标
什么是数字孪生（Digital Twin）？
它的定义是：一个或一组特定装置的数字复制品，能够抽象表达真实装置，并可以此为基础进行真实条件或模拟条件下的测试。
数字孪生最大的认知突破，就在于物理世界中的实体与数字世界中的孪生体相互映射、相互影响。简单来说，数字孪生体是一起工作的。物理世界中的实体的主要功能是采集数据，并传输给数字世界中的孪生体。数字孪生体汇集数据，做出关联分析，给出具体的动作指令。物理世界中的实体，接受指令，并执行相应的动作。在这个过程中，实体进一步采集数据，并将数据传输给孪生体。简单来说，数字世界的孪生体的主要功能是分析和决策，而物理世界中的实体的主要功能是接收指令执行动作。
什么是数字孪生组织？
在数字化变革的过程中，人类终极的理想目标，就是在数字世界中，建立起和物理世界中的组织（可以是一个企业、行业，甚至一个城市）相对应的一组软件模型。并且，人类需要给这个模型输入组织的运营数据、组织服务的各类对象的数据。这可以实现组织的运营模型在数字世界中的映射，并能够实时更新状态，应对外界的变化，部署相应的资源，产生预期的客户价值。这组反映组织运作的软件模型和源源不断的各类数据构成的整体，就是数字孪生组织。
数字孪生组织建成之日，就是数字化转型成功之时。
对于企业而言，他们需要将企业相关的各类角色和角色之间相互作用的过程全部数字化。这些角色分为五个类别，分别是客户、员工、合作伙伴、供应商和消费者。数字化之后，企业可以形成其数字资产，综合利用各种数字技术，完成数据采集、挖掘和分析，形成业务决策，从而为客户创造价值。
从客户角度而言，人们应该获得全新的体验。任何一项服务的提供，必须满足五个标准：
- RealTime（实时）：自动驾驶的服务，甚至要求响应的实时性达到毫秒的级别；
- On-demand（按需）：这是个性化的基础。数字时代区别于工业时代的典型特征，不再是千人一面的工业品，而是千人千面的定制品；
- DIY（服务自助）：用户自助服务，企业提供用户做任何想做的事的机会，甚至提供用户参与各类业务开发优化过程的机会，这可以帮助自身加速业务创新，也可以提升用户的参与感；
- Social（社会化）：企业可以为用户群体提供分享经验、使用心得、吐槽的社交平台，从而形成固定的粉丝群体，给用户归属感，增加用户黏度。
其实，游戏就是可视化的DTO。这里说到 “游戏” 是指具备元宇宙特征的游戏，不是常规的Windows游戏。例如，Roblox这样的游戏，它具有 “Roads” 特征——Realtime、On-demand、All-online、DIY、Social。
借助元宇宙推进数字化转型
游戏作为元宇宙的雏形，不但已经进入元宇宙，在其过程中，还带动了通信技术、云计算、3D建模、VR设备、数字货币等技术的发展。当这些技术进一步得到应用并且使用成本进一步降低的时候，各行各业都会以此作为借鉴，依次进入元宇宙。
根据《国民经济行为分类》（GB/T 4754-2011）的产业划分标准，来预测元宇宙内产业的发展，其发展阶段主要分为五个阶段：起始阶段、探索阶段、基础设施大发展阶段、内容大爆发阶段和虚实共生阶段。在元宇宙内对每个阶段的产出发展做了一个预测，到第五阶段时，元宇宙将进入繁荣期，现实社会90%以上的产业都会在元宇宙内发生，现实社会没有的产业，也会在元宇宙内欣欣向荣。在那时，虚拟空间与现实社会保持高度同步和互通，交互效果接近真实。同步和拟真的虚拟世界是元宇宙构成的基础条件，这意味着现实社会中发生的一切事件将同步发生于虚拟世界，同时用户在虚拟的元宇宙中进行交互时能得到接近真实的反馈信息，达到虚实共生！
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参考资料：《元宇宙》—— 中译出版社
以上是关于数字孪生与元宇宙：虚拟与现实的奇妙对话的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章