在数字时代的大背景下，数实融合发展不断深入，数字孪生作为产业数字化核心技术之一，其大规模应用还处于起步阶段。但面对着诸多领域的转型升级需求，其发展势头十分强劲，成为政产学研用等各界的重点关注领域，数字孪生俨然已走到了新时代的聚光灯下。
12月1日，在2022腾讯全球数字生态大会数字孪生专场，腾讯发布了《腾讯数字孪生云白皮书》（以下简称“报告”）。该报告由腾讯研究院、数字孪生产品部、智慧行业八部、智慧交通事业部和智慧行业五部等部门共同编制，全面阐述了数字孪生的发展背景、技术体系、应用场景和演进趋势，多维且深度的解构了数字孪生全链条。
同时，报告还从数字孪生云底座、核心技术能力、典型行业服务等方面展示了腾讯深耕数字孪生的决心和成果，其“坚持开放生态与合作共创”的理念也得以彰显，腾讯也能够以此为契机，携手各界伙伴共同探讨并推动数字孪生产业发展，这也是该报告发布的初衷。
据报告显示，数字孪生已成为科技战略和产业转型的关键抓手，为抢抓数字孪生发展机遇，美国、欧盟和中国等从数字孪生技术、应用、投资、生态等维度进行了积极布局。美国方面，主要以国防科技战略为驱动，完善数字孪生顶层设计，进行数字孪生项目投资，推动跨行业应用，培育产学研生态；欧盟方面，顶层设计与项目投入同步进行，加大数字孪生在不同领域的落地布局，推动数字孪生在环境保护、城市建设、生产制造等领域的投资和应用。
我国数字孪生政策布局早已开启，经过不断演进，逐步形成了“技术＋应用”的双轮驱动体系，为产业发展营造了良好空间，借着十四五规划的东风，国家层面和各个地方都在推动数字孪生技术创新，拓展数字孪生在泛行业的纵深应用。
报告指出，经过持续的技术迭代和实践探索，数字孪生以“模拟仿真”为起点，经过多年的实践和理论发展，逐步形成了“几何+机理+数据驱动”的应用范式。从内涵定义上看，数字孪生是对物理实体的数字化表达，以历史数据、实时数据为基础，融合几何、机理、数据驱动等多种数字模型，实现对物理对象的映射呈现、分析优化、诊断预测以及闭环控制。在实施层面，数字孪生需要达到“能交互、可计算、易应用”三个要求。
数字孪生实施参考架构图
报告还指出，数字孪生技术体系涉及数字支撑、孪生构建、人机交互三大类技术，这些技术不断进行创新升级，共同提升了数字孪生的实时性、精准性、灵活性和交互性。其中，几何建模及展示技术路径呈现出多样化趋势，推动了数字孪生向建模高效、实时展示、部署灵活的方向发展；物联网、数字线程、大数据为数字孪生提供了数据支撑能力，人工智能也促进了数字孪生预测能力；仿真建模开始向集成和实时演进，助力数字孪生构建精确模型；数字支撑技术进行持续迭代，夯实了数字孪生的基础能力；XR技术基于沉浸式交互能力，拓展了数字孪生的应用空间。
数字孪生技术体系
值得一提的是，报告中还汇总介绍了腾讯数字孪生云的核心技术以及面向交通、能源、建筑等行业需求打造的数字孪生产品。在技术上，腾讯以云、图、AI等能力为基础，依托在游戏领域积累的渲染引擎能力、大规模在线游戏的协同技术、AI驱动和游戏化的交互技术，以及社交领域的音视频技术、交通和自动驾驶领域的大规模并行仿真技术、领先的安全技术等，创新打造了数字孪生云底座，可为应用平台提供数据全流程管理、引擎能力、云渲染等服务。
总结来看，腾讯数字孪生云主要包含游戏科技、云计算/云渲染、人工智能、音视频和传输等四大核心技术，具备全真映射、实时计算、数据驱动、泛在连接等特点。具体来说，借助模拟渲染、后台数据同步、游戏AI等游戏科技技术，能够准确生动的建立云端孪生世界；基于云端的分布式计算和云渲染技术，可加强孪生世界的还原度和辅助决策能力；通过AI的多源融合传感、自动化重建和仿真推演算法，能够降低用户使用成本，助其快速搭建孪生体；通过音视频编解码和低延时通信技术，可确保数字孪生的人机交互效率和安全应用。
腾讯数字孪生云核心技术及特点
在行业应用上，腾讯基于数字孪生云提供的云化工具链和开发服务，可助力交通、能源、建筑等行业低门槛地进行数字孪生应用开发和迭代。
比如，为智慧交通行业构建了一套低延迟、可计算和全场景覆盖的实时孪生平台，打通了云边端界限，可支撑交通系统的管理、调度、应急和服务；为建筑行业打造了一个建筑空间物联网类操作系统-微瓴数字孪生平台，通过开放性的数字孪生底座，统一了接口标准，连接打通了建筑内的各个子系统；为能源行业构建了贯通生产设备、辅助设施、原料产品和人员环境等业务的腾讯云Tencent EnerTwin能源数字孪生底座；为生产制造行业打造了腾讯Wemake数字孪生工厂解决方案，满足了工厂的设备数字化、产线数字化、作业数字化、工厂数字化等建设需求，助其数智化转型。
不难看出，报告中将腾讯数字孪生相关的技术、资源、能力等做了整合，以此汇集了腾讯多方面的服务能力和技术优势，进而形成合力，反向为行业数字化发展提供更好的服务。
纵观数字孪生的应用规划和实践，不同领域对数字孪生有着不同的应用场景和价值诉求，报告总结了“制造、能源、城市、建筑、交通、水利”六大行业和“设计/仿真、生产/作业、服务/运营、安全/管理”四大场景，借助数字孪生可优化规划设计结果、提升生产作业效率、变革服务运营范式、提高安全管理水平，数字孪生的探索应用逐渐向行业全生命周期渗透。
报告还分析了未来数字孪生发展过程中面临的诸多挑战，在标准体系建设方面，数字孪生的应用包含了不同结构、不同来源、不同对象的数据以及多尺度、多物理场、多学科的模型，因此，数据层面和模型层面的标准均亟需统一，另外，产品互通等标准的缺失也限制了数字孪生产品间的协同配合，所以，产品层面的标准也需进一步完善；在开源生态构建方面，数字孪生作为当下再次兴起的交叉技术，需要进行多角度布局，比如，需要里程碑式的开源项目将其技术推向大规模工程化应用，需要实力雄厚的基金会等长期资金支持，需要产业参与者提高开源及贡献意识，需要丰富的开源生态将活力注入其发展进程中等等。
针对数字孪生未来发展的痛点问题，腾讯将持续发挥其“生态连接器”的角色和综合的服务能力，改善并加强数字孪生产业的协同发展生态。正如腾讯数字孪生业务负责人万超所说，“数字孪生作为复杂技术的代表，已经进入一个产业爆发期。腾讯数字孪生将依托体系化的技术能力，以更加开放化、标准化的姿态为更多行业数字化发展提供助力”。
报告还指出，大规模、多尺度的数字孪生可视化与仿真分析将成为未来城市、工业、交通等多类行业共性需求，但由于物理世界的连续性和复杂性，全息精细的刻画和模拟仿真仍存在难点，融合了机器学习、多尺度建模以及分布式高性能计算的技术将是解决此类问题的关键。对此，腾讯亦可结合自身AI、云计算等技术优势，助力数字孪生持续演进。
展望未来，数字孪生对数实融合发展的重要性不言而喻，随着政策环境和用户需求的变化，其在助力产业互联网发展过程中价值越发明显。相信不久的将来，数字孪生将成为千百行业数字化工具，万物孪生逐步照进现实。
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