元宇宙（metaverse）是下一个前沿，从现在开始，我们将以元宇宙为先，而不是Facebook优先。
Mark Zuckerberg
当元宇宙这个词火了之后，笔者一直在想：这不就是小时候大家都幻想过的未来世界吗？甚至《头号玩家》这部电影里描绘的不就是元宇宙吗？为什么这个概念突然火起来了呢？仔细研究过后，却发现元宇宙不再是完全的空想。
人类社会通往元宇宙的路线，正在越来越清晰。
大家应该很轻松就可以了解到，元宇宙可以在精神层面为人类社会创造价值，典型应用如娱乐、社交、思想实验等 —— 这些主要是利用虚拟现实（VR）技术实现，我们称之为虚拟元宇宙。
虚拟元宇宙
而事实上，元宇宙同样可以在物质层面为人类社会创造价值，典型应用如数字孪生、仿真、远程协同等 —— 这些主要通过混合现实（MR）技术实现，我们称之为混合元宇宙。
混合元宇宙
本文主要想从技术发展的角度和大家聊一聊混合元宇宙如何用虚拟世界的力量帮助现实世界进一步发展，特别是组成混合元宇宙的基础技术：数字孪生。
我们先来聊聊这个新概念，数字孪生，其定义如下：
数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体。
陶飞，刘蔚然等，数字孪生及其应用探索
是不是不知所云？
没关系，坐下来我们慢慢讲讲，“以数字化方式创建物理实体的虚拟实体”到底是怎么一回事。
物理实体是什么？
物理实体可以是现实世界里的任何东西。一盏灯，一个人，一台车，一栋楼，一个园区，一座城市等等，都可以是物理实体，其底层是由物质和能量组成。
那么虚拟实体是什么呢？
虚拟实体则是存在于数字世界里，与物理实体一一对应的数字对象，而其底层则是由数据和软件组成。
而数字孪生，则是把物理实体的状态和能力用数据和软件的方式封装起来的虚拟实体。
举个例子，读者正在看的物理屏幕，可以被简单描述成以下结构：
物理屏幕：
状态（屏幕现在是什么样子）：显示《为什么结构性数字孪生是元宇宙的基础技术？》这篇文章；
能力（屏幕能执行什么动作）：打开，关闭，刷新。
那么我们手中的物理屏幕所对应的数字孪生，也就是虚拟屏幕应该是什么样子呢？
首先，虚拟屏幕应该可以反映物理屏幕的状态。
打个比方，如果我们去看虚拟屏幕，它上面应该显示的是和物理屏幕上一模一样的内容。为了信息可以同步，物理屏幕和虚拟屏幕是实时连接的。以下是省略了一万字的对话：
对话结果是虚拟屏幕开始显示XXX文章。
其次，虚拟屏幕应该可以反向控制物理屏幕。打个比方，如果我们给虚拟屏幕发送了一个关闭的指令，虚拟屏幕则应该将此指令转发给物理屏幕，让物理屏幕关闭。以下是省略了一万字的对话：
对话结果是物理屏幕关闭了。
有了物理实体与虚拟实体的双向交互，一个数字孪生就有了雏形。
那么你会问了，数字孪生这东西到底有什么用啊？
想象一下，如果一座办公楼有了数字孪生（虚拟办公楼），那么管理员不仅可以通过远程监视虚拟办公楼进而实时掌握这座楼安防、耗能等等的状态，更可以通过远程控制虚拟办公楼进而控制物理办公楼。
如果出现火警，管理员可以远程开启喷淋系统灭火；
如果有灯没关，管理员可以远程关灯，大幅节能。
如果物理世界到数字世界的监视，数字世界到物理世界的控制都不满足你，数字孪生甚至还可以无限扩展自身能力，满足你做鳌拜大人的愿望：
什么叫无限扩展自身能力？
还用那个办公楼的场景来举例。在物理办公楼和虚拟办公楼以外，还有一个管理员。管理员扮演了收集信息并且做出决策的角色。
然而我们有没有想过，我们真的需要管理员这个角色么？办公楼能不能自己管理自己？
没错，你应该也想到了，有了数字孪生以后，虚拟办公楼就可以扮演管理员这个角色。虚拟办公楼可以一周7天，一天24小时不间断地监视物理办公楼的状态，并根据状态信息自动做出应对决策。
比如在火警状态下，虚拟办公楼可以按照软件规则自动控制灯光引导出一条逃生通道，并且把必经之门提前开启，大大提升楼内人员的逃生机会。同时，虚拟办公楼可以自动拨打119，并且传达所有的重要信息，比如哪一层哪一间是真正火源等等。
更远的将来，虚拟办公楼会结合多维信息，通过AI做更为复杂的智能决策，实现虚拟办公楼的“自动驾驶”。
从以上例子可以看出来:
数字孪生赋予物理实体的第一层能力是“云化”，也就是允许物理实体被远程操控；
第二层能力是“自动化”，也就是允许物理实体被虚拟实体按照既定规则操控；
第三层能力则是“智能化”，也就是允许物理实体被虚拟实体按照AI智能决策操控。
看到这里，相信你已经可以感受到数字孪生技术的巨大前景。
但是我们有没有想过，为什么数字孪生有这么强的能力？
答案是: 结构性虚拟化。
虚拟化这项革命性的技术带来的好处有目共睹，笔者就不再赘述了。
但什么是结构性虚拟化？
结构性虚拟化就是将物理实体的结构性信息（比如状态）和能力（可以执行什么指令）以数字方式开放出来。智能手机操作系统如iOS或者安卓就对手机上的硬件做了结构性虚拟化。
想一想我们没有智能手机操作系统的时候，需要照相的时候要找一个照相机，需要看表的时候要去找一块表。智能手机操作系统主要干了两件事：
把诸如摄像头这些硬件虚拟化成APP；
把这些硬件的能力开放给上层应用调用。
可以想象一下，如果没有iOS和安卓，移动生态根本无从谈起。而这就是结构性虚拟化带来的革命。同理，对物理实体进行结构性虚拟化，其产物就是本文标题中提到的结构性数字孪生。
现在让我们开一开脑洞，想一想：
如果有这么一个系统，它把宇宙中所有的物理实体统统结构性虚拟化，再把他们所对应的结构性数字孪生集成起来。这个系统是什么？
是不是听起来像宇宙版的iOS和安卓？没错！只不过这个操作系统底层管控的是这个宇宙中所有物理实体！
而这，可能就是混合元宇宙的最终形态——一个打破现实与虚拟的界限，真正拥有无限可能的宇宙级操作系统。
现实宇宙中的改变，会被反映在元宇宙之中；元宇宙中发生的改变，也会被同步到现实世界里面。
宇宙级OS?
有没有一种看技术文章，看着看着变成了科幻小说的感觉？
没错，虽然刚刚描绘的未来离我们还很远，但是每一个结构性数字孪生，都会将人类向元宇宙推进一步。
那么灵魂一问来了，我们有没有什么技术，可以批量生产结构性数字孪生呢？
这里卖个关子，我们很快就有好消息带给大家:p。
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