上一讲我们主要讲到游戏引擎和开发者工具在提升创作效率方面发挥了重要作用，同时你也应该看到，这类工具实际上都是围绕“数字场景再造”这个核心目标而出现的，今天，我们就在这个方向继续带你认识一位“新朋友”——数字孪生。
数字孪生是元宇宙建设过程中不可或缺的一项关键技术，而且出现的时间远早于元宇宙，因为数字孪生对于元宇宙来说实在太重要了，今天我们就专门拿出这一讲来把数字孪生看个究竟。
本质上是一种数字表达
按照对学术界的定义理解，数字孪生本质上只是一种物理世界的数字表达而已。但数字孪生这种数字表达却有着非常高的要求。
我把这些要求归纳成三个层次：
第一个层次是外形一致，第二个层次是状态一致，第三个层次还要求时间上保持一致。
怎么理解呢？
就好像有两个人，不仅看起来长得像，身高、体重都要一致，而且还要求体温、血压等各种指标都要保持一致，更重要的是，这些标准还需要同时实现。
你会发现，虽然我们在数字孪生的名称中，使用了“孪生”的字样，但是数字孪生的要求显然比现实生活中对双胞胎的标准要求还要高。
而要求越高，就意味着实现的成本也就越高。
你也许会问，为什么数字孪生要设立这么高的标准呢？
因为数字孪生要能够支持决策。
核心功能在于决策支持
简单来说就是，数字孪生的核心功能，并不仅仅停留在“长得像”上面，还要在“长得像”的基础上，进行“模拟”和“决策”。
接下来，我们就通过对数字孪生的主要架构进行简要分析，来带你看清它的主要功能。
首先，你要了解数字孪生一般包括三个层次。
主要功能是通过各种物联网设备对物理实体进行数据采集，并传递给数字模型。
其次，在数据层之上的是模拟层，模拟层的主要作用是数据建模和数据仿真，主要是在创建数字模型的基础上，通过建模，预测物理实体在不同参数控制下的状态，这就是我们在前面提到的“模拟”。
最后，模拟层之上是应用层，应用层的主要作用就是针对模拟结果进行数据监测、预警和决策，就是我们在前面提到的“决策”。
所以，数字孪生并不仅仅是“长得像”，还得是数字模型和物理实体的统一，是通过数据场景的再造，去支持物理实体进行更符合预期的运转。
举个例子，比如数字孪生城市。
在这个项目前期需要大量的数字化改造的投入，目的是基于这个系统使城市在安全、环保、卫生等功能方面，能有更好的表现。
从这个角度来说，你可以把数字孪生城市，看成是物理城市的数字映射，也可以把它看成是支撑城市实现数字化运营的技术系统。
当然，数字孪生是一项通用型技术，它的应用对象可以是一台机器，可以是一座工厂，也可以是一座城市，甚至也可以是你自己的身体。
不管这个标的是什么，“支持决策”永远是数字孪生的核心目标。
为元宇宙再造场景
如果你愿意把数字孪生看成是一个信息系统的话，那么你会发现，物联网是它的信息输入来源，VR和AR是其信息输出的结果，而人工智能则在信息加工和处理的过程中发挥了关键性的作用，具体执行“模拟”和“决策支持”的功能。
所以说，数字孪生本质上就是通过一系列数据技术的集成，来实现“数字场景的再造”。
正是因为这一点，数字孪生的应用价值得到社会各界的高度认可。
事实上，数字孪生和元宇宙有一个很大的共同点，就是它们都没有提供新的原创的技术，但是它们都通过技术集成创造了一个新的技术体系，为更多技术的应用提供了新的方向。
已经开启的应用
那么在应用层面，数字孪生的意义体现在哪儿呢？
实际上，数字孪生为我们提供了一个物理系统数字化的通用方案，赋能了智能制造、智慧城市以及智慧医疗等诸多领域。
听到这里，你可能觉得这种数字孪生离我们还很远。
实际上，在我国四川，已经有了数字孪生在智慧公路领域的具体应用。
四川有一条成宜高速，它连接了成都和宜宾，2021年1月开通，全长157公里。
在这条高速公路上，阿里云和成宜高速一起合作打造了一条“数字孪生公路”。
这条数字孪生公路基于高精度定位、高精度气象探测、边缘计算、人工智能等技术的应用，实现了全天候自动驾驶支持和车辆安全的主动管理功能。
其中，边缘计算主要分担一些简单的计算任务，这样就不至于将所有的计算，都依赖云端去执行，从而使数据计算和反馈的速度大大提升。
另外，“数字孪生高速公路”还实现了车辆安全主动管理。
这个系统不仅可以反映高速公路的通行情况，还可以把所有行驶在高速公路上的车辆的情况反映出来。
在这条公路上，每隔800米就安装了一个摄像头，这就意味着，所有行驶在这条高速公路上的车辆，在平均不到1分钟的时间内就会被拍照一次。
通过这种方式，所有行驶的汽车的实时数据就被记录了下来，自然可以全程掌握车辆的行驶情况。
因此安全性也大大提升。
多级产业链勾勒数字化经济更广阔远景
最后，我想说的是，数字孪生不仅可以实现多场景应用，还可以把现实世界诸多产业整合到数据产业链。
从数字孪生系统的三个层次来看，数据层就涉及各类芯片和传感器，以及具备数据传送功能的边缘计算类设备和监控设备；
而模拟层则涉及计算机辅助工程软件的建模技术。
这里我要强调的是，建模技术在数字孪生整体系统中，是处于非常核心的位置。
它涉及测绘扫描、网络空间剖分、几何建模和流程建模等，每个环节都分别涉及软硬件需求，比如测绘就需要测绘设备、测绘软件的参与，而测绘设备又涉及航拍、无人机、红外测绘等多项技术。
总之，数字孪生应用涉及的产业链，远超我们之前分析到的游戏行业。
如果说以游戏为代表的娱乐属性，是消费互联网的主要特点的话，那么，数字孪生就是打开工业互联网的那把钥匙，也是元宇宙实现超越互联网的主战场。
在这一讲的内容里，我们还是围绕“数字场景再造”这个核心目标，探寻了建设元宇宙所用到的各种技术。
数字孪生不仅可以建立一套非常“像”的模型，更重要的是它还可以通过“模拟”功能，对物理实体的状态进行评估和控制。
所以说，数字孪生可以为物理系统整体性迁移到数字虚拟空间提供一整套的方法和工具，对于元宇宙的建设具有极其重要的作用。
最后，我还是想提醒各位读者，虽然数字孪生是如此重要，但它并不等于元宇宙，数字孪生只考虑了数据场景本身，而没有像元宇宙一样把人的利益结合起来。
下一章中，我将带你一起看看元宇宙中，各个角色是如何相处和协作的，也就是我们常说的元宇宙的经济系统。