目录

一、数字孪生和元宇宙的量化特征

二、新一轮大数据与人工智能变革

三、元学习和机器自动建模新时代

一、数字孪生和元宇宙的量化特征

何为数字孪生？以虚控实的仿真过程

它是针对实体对象的动态数字化“克隆体”，是与现实相对的“镜像世界”。（灵境，钱学森）

元宇宙，作为连接现实与虚拟世界的桥梁，是“数字孪生”的技术生态。

看似应用领域受限，实则大有可为。

下一代互联网的数字孪生？=元宇宙

 平行智能：影子、孪生、镜像、灵境、元宇宙的智能科技

元宇宙的起源可以追溯到二战前后Cybernetics概念开始，首先是钱学森将其与传统控制结合，提出“工程控制论”。53年，美国军方将该理论应用到军事用途，设计了视觉耦合机械模拟器，84年公开后，形成虚拟现实的概念。

90年，钱学森认为虚拟现实技术处理的环境，可以称之为“灵境”，虚拟现实技术也可以称为灵境技术，这样更贴近中国文化，钱学森提出，灵境技术是继计算机技术革命之后的又一项技术革命，它将引发一系列震撼全世界的变革，一定是人类历史中的大事。

1991年出版的《镜像世界》一书更多的涉及了元宇宙相关的技术，1992年《雪崩》一书可以说是元宇宙文化的源头。

——王飞跃，2021

《雪崩》是一本硬技术内核及超凡想象力的一流科幻小说。它展现的“超元域”(虚拟实境技术)对后来的计算机技术，尤其在游戏领域产生了深远影响。今天，无数的专业网络技术人员正在一步步接近书中当年的神奇梦想，其中最具代表性的是美国一家游戏公司依据“超元域”构建的网络虚拟世界“第二人生”，其“公民”数目前已突破500万，瑞典、菲律宾等国甚至在其中设立了“大使馆”。

概念出现——元宇宙，一个平行于现实世界的虚拟空间

2021年12月23日，中纪委网站深度关注刊文：元宇宙如何改写人类社会生活。将元宇宙，视为，下一代互联网的发展目标。

元宇宙是基于互联网与现实世界平行存在的虚拟世界，是一个可以映射现实世界、又独立于现实世界的虚拟空间。它不是一家独大的封闭平台，而是由无数虚拟世界、数字内容组成的不断扩充、丰富的数字世界。

世界上没有称为“元宇宙”的单一技术，元宇宙是多种新技术的组合升级，可以理解为“3D化的互联网2.0”。元宇宙是整合多种新技术产生的虚实相融的新型互联网应用和社会形态。元宇宙将虚拟世界与现实世界在经济系统、社交系统、身份系统上密切融合，并且允许每个用户进行内容生产和世界编辑。

“元宇宙”不是一种单一技术，他是现有各种技术的组合升级。元宇宙有三种最核心的技术，即扩展现实技术、数字孪生技术及区块链技术，未来可能会有爆发性、指数级的增长。

数字孪生的概念出现是最近10多年的事，但近3年来关于数字孪生的论文数井喷式增长。

各行各业都在谈论数字孪生，制造业自不待言，建筑、建造、智慧城市、物流……，近期国内多有关于数字孪生的文章问世。

尤其是有些软件公司、工业互联网公司极力渲染其数字孪生应用（不排除有推销自己的因素），使数字孪生成为当今智能制造或企业数字化/智能化的特别“现象”。炙手可热的数字孪生诚然已成为智能制造以及其它相关领域的“现象级”技术！

——李培根，华中科技大学

美国的“数字孪生”

在《人工智能和制造业2020-2030路标》中，智能制造被分为三条路径，分别为数据、建模和分析，能力和应用，生态和绩效。

数字孪生在工业中的应用

大众汽车分布在全球的64万名员工，都能通过InnoactiveHub混合现实部署平台，在①新规划的虚拟工厂中进行生产计划测试，实景检查设计环境中的障碍物、车辆通路、仓储安全性等精确细节。②全球采用一致工厂设计、检测方案，高效沉淀出一套知识体系、培训课程，以便培训员工在虚拟实验室中熟练掌握305种车型的③安装维修技能。

数字孪生在工业中的应用：元宇宙初露端倪 

 1、信息物理融合系统属于系统实现，而数字孪生侧重于技术实现。信息物理融合系统属于科学概念和数字孪生工程概念。传统的信息物理融合系统偏向一些科学原理验证，而非工程应用优化，主要限于一些航天军工领域，这些领域的工程系统的确太复杂，用传统的工程系统实在无法描述清楚。

2、信息物理融合系统主要以传感器（Sensor）和驱动器（Actuator）为主要模块构建的系统，数字孪生以数据（Data）和模型（Models）为主要元素构建的MBSE（Model-Based Systems Engineering），数字孪生更适合采用人工智能（AI，Artificial Intelligence）和大数据（Big Data）等新的计算能力。可以说，信息物理深度融合的系统，就是元宇宙，或者数字孪生和元宇宙的混合生态、应用环境。

 数字孪生背景下的“Facebook更名为Meta”

2021年10月18日消息，Facebook又一次公布了元宇宙相关的大动作，计划未来5年内在欧洲招聘1万人来推进元宇宙的构建，看好欧洲的技术发展潜力。

Facebook对元宇宙保持着高度的重视，认为其是下一代计算机平台，也是公认在元宇宙探索方面处于最前列的巨头，在内容创作、VR/AR技术、数字货币和

和虚拟办公空间等方面都有产品布局。今年6月份Facebook正式阐述了向元宇宙发展的想法，而在9月底，Facebook又宣布将在2-3年内投资5000万美元做元宇宙。

在Facebook的扎克伯格看来，元宇宙就是能够让使用者置身其中的沉浸式互联网，而不是仅仅盯着屏幕看，“我们相信元宇宙将是移动互联网的接替者”。7月29日，扎克伯格在财报电话会议上宣布，Facebook将在五年内转型成为元宇宙（Metaverse）公司，并从各个业务部门抽调精干人员来推动其实施。扎克伯格的元宇宙概念和马化腾的全真互联网概念是类似的。2020年末，在腾讯出版的内部刊物《三观》中，马化腾在前言部分首次提出“全真互联网”的概念，预示着互联网即将走入新的纪元。字节跳动也斥巨资入局。

元宇宙建立在Web3.0之上，是“穿越式”和“分布式”的互联网。这个阶段的互联网，人们不光可以用文字、图片、视频和世界交流，还能通过沉浸式影像，完成“面对面”互动体验，也就是在新的互联网里再造一个“真实“的“虚拟世界”。

伴随着“元宇宙”概念的兴起，物理和数字世界的连接将更有趣、体验会越来越好，这是一个不可逆的过程。

元宇宙的新认识

在元宇宙中，具象分为两个维度，一个是“身在其中的高度沉浸”；另一个就是“与应用程序或网页体验不同”。人在其中，有自己对应的虚拟现实形象，可以做譬如共同游戏、开会讨论、协作完成任务等各类场景。

Roblox：提出“元宇宙”的八个特征（要素）

元宇宙的技术底座

内容生产        人工智能、数字孪生

认证机制        区块链

数据处理        人工智能、大数据

虚实界面        拓展现实、机器人、脑机接口

网络环境        5G

元宇宙的量化事理：流动、转化与关联逻辑 

 元宇宙的量化事理：数学和物理的本源

理论物理学家约翰·惠勒(John Wheeler)提出了万物源自比特，如果未来这一论断被证明或验证，或马克斯·泰格马克(Max Tegmark)的数学宇宙被证明或验证的话，我们都将对虚拟和现实、物理和数字（化）有更本质的认识。到那时，Metaverse一词，也将从超越现实的虚拟世界——超界，回归其关于宇宙的宇宙——元宇宙的本来面目。