Gartner將 Metaverse 定義為“由虛擬增強(qiáng)的物理和數(shù)字現(xiàn)實(shí)融合創(chuàng)建的集體虛擬開(kāi)放空間。它在物理上是持久的，并提供增強(qiáng)的沉浸式體驗(yàn)?！?IDC將元宇宙定義為當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)的演變，它利用移動(dòng)設(shè)備、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī)以及下一代網(wǎng)絡(luò)來(lái)創(chuàng)造具有強(qiáng)烈存在感的持久和持續(xù)的用戶體驗(yàn)。

兩者都不準(zhǔn)確。然而，兩者都沒(méi)有準(zhǔn)確地描述虛擬世界的深度、規(guī)模和潛力，超越其當(dāng)前、新生的形式或超越人類基本娛樂(lè)的價(jià)值，作為解決世界上一些最緊迫、最復(fù)雜問(wèn)題的方法。

事實(shí)上，元宇宙代表了一個(gè)巨大的范式轉(zhuǎn)變，它有望重新定義我們?nèi)绾瓮ㄟ^(guò)技術(shù)解決問(wèn)題。應(yīng)用其概念的最早和最大的機(jī)會(huì)在于行業(yè)，領(lǐng)先的組織已經(jīng)在利用元宇宙的構(gòu)建塊——無(wú)論他們是否知道——部署數(shù)字孿生，有朝一日將形成包含整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)虛擬世界。

這是涵蓋工業(yè)元界和數(shù)字孿生技術(shù)、應(yīng)用、當(dāng)前行業(yè)活動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)潛力的系列文章中的第一篇。我們鼓勵(lì)您關(guān)注本系列、發(fā)表評(píng)論并提出問(wèn)題。參與和協(xié)作是至關(guān)重要的，因?yàn)槲覀冮_(kāi)始著手可能是技術(shù)史上最重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

變革勢(shì)在必行

人類已經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的道路。自互聯(lián)網(wǎng)發(fā)明以來(lái)，我們的全球社會(huì)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)進(jìn)步。我們可以通過(guò)單擊按鈕從字面上了解任何事情。我們每平方英畝可以養(yǎng)活更多的人，治愈更多的疾病，在一天內(nèi)環(huán)游世界，并在家中與世界任何地方的任何人交流。

與這些令人印象深刻的進(jìn)步形成鮮明對(duì)比的是，人們意識(shí)到發(fā)生了多少浪費(fèi)。IBM 全球企業(yè)咨詢服務(wù)部2010 年的一份執(zhí)行報(bào)告 指出，世界上超過(guò) 50% 的食品供應(yīng)從未提供給消費(fèi)者。每年 35% 的用水都因農(nóng)業(yè)管理不善而浪費(fèi)。每年產(chǎn)生的電力中有 25% 從未被消耗掉。僅美國(guó)的道路擁堵和糟糕的基礎(chǔ)設(shè)施路線問(wèn)題每年就浪費(fèi)了足夠的原油來(lái)滿足德國(guó)和荷蘭兩年的全部需求。

到目前為止，給定領(lǐng)域（例如基礎(chǔ)設(shè)施）的進(jìn)步是在其自身背景下設(shè)計(jì)、部署和推進(jìn)每個(gè)系統(tǒng)的結(jié)果——幾乎沒(méi)有考慮該系統(tǒng)如何作為我們?nèi)虻囊徊糠诌M(jìn)行交互社會(huì)。今天的挑戰(zhàn)——充足的食物、清潔的水供應(yīng)、能源短缺、氣候變化——無(wú)法通過(guò)同樣的孤立方法來(lái)解決。這些挑戰(zhàn)受到許多系統(tǒng)和行業(yè)的影響，需要在單個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行不止一次的改進(jìn)。

新的思維方式對(duì)于解決這些挑戰(zhàn)至關(guān)重要。

系統(tǒng)方法系統(tǒng)

IBM 報(bào)告將我們的世界視為一個(gè)復(fù)雜的“系統(tǒng)系統(tǒng)”，每個(gè)系統(tǒng)都以各種方式與其他系統(tǒng)交互。總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成了我們國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 （GDP） 的 100%。

IBM 報(bào)告得出的結(jié)論是，這些系統(tǒng)不僅相互關(guān)聯(lián)，而且相互高度依賴。低效率不僅存在于每個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，還存在于這些系統(tǒng)的相互關(guān)系中。

多年來(lái)，我們一直在提高效率并消除系統(tǒng)中的廢物。但是，當(dāng)在一個(gè)系統(tǒng)中定義目標(biāo)和目的時(shí)，它可能會(huì)導(dǎo)致其他相關(guān)系統(tǒng)的效率低下，從而導(dǎo)致浪費(fèi)的總體凈增加。

例如，如果兩個(gè)非競(jìng)爭(zhēng)制造商在美國(guó)彼此靠近，并且每個(gè)都優(yōu)化了自己的物流系統(tǒng)以將產(chǎn)品運(yùn)送到海外，那么運(yùn)送這些產(chǎn)品的運(yùn)輸系統(tǒng)反過(guò)來(lái)可能會(huì)在未使用的情況下運(yùn)行次優(yōu)容量。

如果這些跨域的物流系統(tǒng)具備連接和共享信息的能力，它們就可以共享相同的運(yùn)輸服務(wù)，從而提高整體運(yùn)力利用率，進(jìn)而減少油耗、污染和交通擁堵，同時(shí)降低自身的運(yùn)輸成本——為所有利益相關(guān)者帶來(lái)積極成果。

挑戰(zhàn)不僅僅是技術(shù)或后勤問(wèn)題。這個(gè)例子說(shuō)明了我們最大的挑戰(zhàn)是克服我們目前的經(jīng)營(yíng)理念。我們被編程為在我們的領(lǐng)域內(nèi)以最高效率實(shí)現(xiàn)短期目標(biāo)，而不考慮更大的后果。

我們今天面臨的挑戰(zhàn)無(wú)法通過(guò)繼續(xù)在企業(yè)或系統(tǒng)級(jí)別進(jìn)行優(yōu)化來(lái)解決——只有通過(guò)跨所有系統(tǒng)進(jìn)行全面、協(xié)調(diào)和持續(xù)的努力才能解決這些挑戰(zhàn)。

利用元宇宙

元節(jié)代表了一個(gè)通過(guò)采用系統(tǒng)系統(tǒng)方法來(lái)解決復(fù)雜問(wèn)題的機(jī)會(huì)。虛擬世界中每個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)都可以與提高整體效率和可負(fù)擔(dān)性以及從全球角度減少浪費(fèi)有關(guān)。單個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的積極或消極變化與對(duì)系統(tǒng)系統(tǒng)的整體影響相平衡。

這是我們解決受許多相關(guān)系統(tǒng)影響的復(fù)雜問(wèn)題的唯一方法。

本系列側(cè)重于元界的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)方面，以及使用元界和數(shù)字孿生技術(shù)如何幫助建模和完善系統(tǒng)，評(píng)估對(duì)其他系統(tǒng)的相關(guān)影響，并預(yù)測(cè)對(duì)全球系統(tǒng)的整體影響。

當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的唯一方法是，如果這些系統(tǒng)能夠在域內(nèi)和跨域相互操作。

系統(tǒng)互操作性的七項(xiàng)原則

幸運(yùn)的是，組織已經(jīng)開(kāi)始朝著這些目標(biāo)努力。例如，數(shù)字孿生聯(lián)盟［4］ 采用了系統(tǒng)系統(tǒng)方法，并通過(guò)基于以下關(guān)鍵概念定義“系統(tǒng)互操作性框架”奠定了重要基礎(chǔ)：

以系統(tǒng)為中心的設(shè)計(jì)。 將產(chǎn)品和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)為系統(tǒng)類型可以簡(jiǎn)化它們實(shí)時(shí)連接和交互的能力，從而形成系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。

通用元模型。 當(dāng)所有系統(tǒng)共享一個(gè)用于封裝功能、目的和接口的通用元模型時(shí)，它們就具有內(nèi)在的互操作性。

整體信息流。 用于整體理解和最佳決策的信息可以來(lái)自多個(gè)領(lǐng)域，并且必須在多個(gè)領(lǐng)域共享和理解。

有狀態(tài)的交互。每個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)代表信息，狀態(tài)的變化反映在系統(tǒng)之間交換的信息中。

聯(lián)合存儲(chǔ)庫(kù)。 信息必須持續(xù)存在并在需要進(jìn)行最佳決策時(shí)進(jìn)行復(fù)制，并且不限于集中存儲(chǔ)庫(kù)。

可操作的信息。 共享信息必須是上下文相關(guān)的、可信的、有彈性的和讀取優(yōu)化的，以便對(duì)系統(tǒng)之間的狀態(tài)變化做出及時(shí)和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

可擴(kuò)展機(jī)制。嵌入在每個(gè)系統(tǒng)中的通用互操作性機(jī)制必須設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，以便從兩個(gè)系統(tǒng)之間的單一連接和交互擴(kuò)展到復(fù)雜的全球生態(tài)系統(tǒng)中分布式、自治和異構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。

該框架的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是幫助統(tǒng)一高價(jià)值、多供應(yīng)商服務(wù)的新生生態(tài)系統(tǒng)，這些服務(wù)可以無(wú)縫地插入到多維、可互操作的系統(tǒng)系統(tǒng)中。更具體地說(shuō)，它為構(gòu)建可互操作的數(shù)字雙胞胎的交互式生態(tài)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

讓這些全球系統(tǒng)中的所有利益相關(guān)者達(dá)成共識(shí)，首先要使用通用術(shù)語(yǔ)并就基本原則達(dá)成一致。不小的任務(wù)，但聯(lián)盟的系統(tǒng)互操作性框架代表了使系統(tǒng)的系統(tǒng)思維成為現(xiàn)實(shí)的分水嶺時(shí)刻。

所有貢獻(xiàn)者在元宇宙中理解和構(gòu)建可互操作的雙胞胎將允許組合優(yōu)化的協(xié)作系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以以積極的方式改變世界，而無(wú)需基于未經(jīng)證實(shí)的假設(shè)盲目地實(shí)施善意的系統(tǒng)。

前所未有的機(jī)會(huì)

展望未來(lái)，我們對(duì)成功的定義不能只是系統(tǒng)組件的縮影。我們都必須改變我們的心態(tài)——短期思維和孤立的優(yōu)化不能決定我們的未來(lái)。對(duì)提議的系統(tǒng)優(yōu)化及其對(duì)其他系統(tǒng)的正面或負(fù)面影響的分析必須在我們心中根深蒂固。我們必須利用工業(yè)虛擬世界和可互操作的數(shù)字雙胞胎來(lái)為最棘手的世界問(wèn)題實(shí)現(xiàn)突破性解決方案。

工業(yè)虛擬世界代表了歷史上最大的范式轉(zhuǎn)變。采用者有機(jī)會(huì)推動(dòng)我們的世界向前發(fā)展，否則最終將面臨滅絕的風(fēng)險(xiǎn)。

作者：Doug Migliori，Curt Schwaderer，Brandon Lewis

審核編輯：郭婷