随着人工智能物联网和 5G 技术的发展，数字孪生也逐渐成为数据智能发展的主要方向。在 Uweek 阿里「智能&计算」论坛上，阿里云设计中心的寻弥和大家分享了阿里云设计师在「数字孪生」这个设计方向上一些探索和思考。?
00.
什么是数字孪生？
数字孪生最早是应用于大型装备制造业领域的一项革命性创新，通过搭建一个将制造流程全部进行整合的数字孪生生产系统，实现从产品设计、到生产计划、再到制造执行的全过程数字化。
? 在汽车领域，宝马通过重建数字孪生体的方式帮助他们从汽车的设计验证，到生产制造以及最终的线上数字化销售，提升汽车「从制造到销售」整个周期的效率，降低了成本提升了体验。（*案例出自宝马
? 在医疗领域，外科医生需要大量的手术经验来培养，传统都是依靠 1:1 的人体塑料模型和珍贵的遗体捐献来积累经验，但由于数量有限，且无法呈现真实的生理运行状态，不能满足所有临病状手术模拟，Precison VR 这家公司运用孪生仿真的技术，对人体进行数字化重建，结合 VR 设备帮助外科医生能够随时随地的针对不同的病症进行临床手术训练。（*案例出自 Precison VR
通过上述的案例，以及现在大家可以看到的越来越多的数字孪生的案例，设计师很容易产生一个错觉，好像数字孪生设计就是简单地三维数字模型结合数据可视化。但这是常见的错误认知，真正的数字孪生系统背后，是一整套复杂的数据智能产品体系在支撑。
01.
不同阶段孪生产品的
类型 & 特点
计算机和数据科学家们相信：有一天，我们能够完美的构建一个物理世界在数字世界中的镜像；通过对镜像的观察、模拟和推演，让镜像拥有智能，可以像人类一样进行思考，这是数字孪生的终极目标。而孪生体的智力也有高低之分，我们按不同的智力情况来划分产品所处的阶段。
-「数化」物理世界的数字化重建
「数化」阶段的孪生体产品还没有非常的智慧。以高速平行世界这个产品为例，通过道路建设数据、设施设备数据、以及路面摄像头视频识别出的车辆及轨迹数据，重建高速数字空间，实现对道路设施设备、车流及事故的实时监控和分析。
-「互动」物理实体和孪生体的信息互传
第二个阶段，例如城市大脑交通产品，孪生体就有了与现实中路口互动的能力。根据路口路况自动生成红绿灯配时方案，实时下发给现实中的路口进行配时方案的调整。
– 先知 / 先觉：基于明确机理的感知和预测
工业生产上，通过对生产和设备运行数据的实时监控和分析，能够提前预测和感知到设备故障，避免生产事故的发生。
02.
空间的数字化构建
是孪生设计的基础
数字孪生的核心工作是围绕着数字孪生体进行的，业务人员和 AI 将会围绕孪生体做出的一切预测和决策。因此，真实应用于现实世界之前，都要在孪生体上进行一次又一次的仿真推演，以论证技术和方案的可行性。所以准确构建一个数字化的空间是一切工作的开始，也是孪生设计的基础。
– 如何构建一个数字化空间？
以工业园区场景为例，客户需要在数字空间中构建一个和真实的园区 1:1 还原的数字园区，一方面满足客户实时监控园区各个角落的生产运行状况，另一方面客户希望可以在这个数字空间中，通过对生产流程中各个环工艺参数的调整，来模拟其对生产效率和质量的影响，帮助他们提升生产效率。
设计师第一步要做的就是将各个物理实体进行划分模块的数字化制作，从园区、厂房、产线、设备到传感器一步步对整个工厂进行拆解并进行数字化模块的制作。
第二步则是要根据业务场景和业务流程，将生产好的数字化模块进行拼装搭建，还原真实的生产流程，我们要构建出场景、物理对象、变量之间的变化关系，从而在空间仿真中体现出来。
构建后我们就可以得到整个产线的真实还原情况，实时反映物理产线的实时运行状态，同时业务人员可以在这个数字空间中通过对不同生产工艺参数的调整来模拟对生产效率和质量的影响，帮助工厂高效低成本的来改进生产的工艺流程。
– 如何保证空间质量的同时提升设计效率？
通过对空间数字化构建流程的大概介绍，大家可以了解到这与我们设计师之前所接触的设计有很大的差别。无论是设计的对象、设计流程、还是设计与开发协作的流程，都与常见的设计工作有极大地差别。我们需要一种新的设计方法、工具和协作流程帮助我们控制设计产出的质量，提升我们的设计效率。
以城市的数字空间构建为例，整个城市从物理层面可解构成逐层叠加的数据，包括地形、水系、道路、建筑、IoT 设备等。设计师初入这个领域都会因此遇到很多困惑和挫败感：
1. 应该使用什么样的工具，依照怎样的设计标准才能准确高效的构建出城市的数字空间模型；
2. 面对一个城市成千上万栋建筑、交错的路网、复杂的地形，全部手工制作难以保证位置和尺寸的准确性。
因此我们需要需要一个由数据驱动的设计和开发一体化的工具，通过这个工具将数据、图形设计标准和开发完美的融合在一起，从而在提升数字空间构建效率的同时减少设计效果到开发落地的损耗。为此我们数据可视化产品设计组与 DataV 研发团队共研了一套城市数字孪生构建的工具 “Citypro”.
用户只需要选择对应的城市或者手动框选所需要的区域，15 秒钟内自动生成所选区域的城市 3 维数字模型，并且所有建筑路网，地形水体设备等实体要素都精准匹配真实世界的空间位置。
除了自动化的建模，工具中还集成了真实的时间系统、光照系统、摄像机系统以及后期特效系统，支持设计师通过时间轴和节点方式对所有这些系统的参数进行自定义配置。
03.
对设计资产抱有想象力
孪生领域设计资产可挖掘的价值更高，包括不同行业中物理实体的数字模型、数据分析图表模块，以及地理空间数据展示的设计资产、设计方法、工具等。通过这些资产的沉淀以及合理的组织，可以帮助我们将自己孪生相关的设计能力快速高效的复制到各个行业中去。
因此我们创建了一个以此为目的孪生可视化物料平台，将我们在数字孪生方向上各个行业的解决方案、产品和项目案例以及行业相关的物资产进行了系统化的组织和沉淀。为公司内外部提供能力的输出，不同行业、不同角色和岗位，各种人员都能在平台上找到自己所需的内容，从而实现设计与其行业和商业更广泛和紧密的链接。
04.
数字孪生设计的未来之路
从发展阶段来看，数字孪生还是一个刚刚起步的设计领域，也是一个跨技术领域（GIS，三维引擎），跨行业需求（数字政务、智慧城市、智能制造、数字医疗等）的融合领域。经过不同行业在这个方向不断地深入探索和研究，相信未来我们对数字孪生设计也会有更加深刻和理性的认知。各种趋于实用和更具创新性质的产品以及相对应的设计方法将大量涌现。我们阿里云设计中心也会始终围绕着「帮助行业客户创造业务价值」，为客户搭建真正能够连接物理世界、数字世界的数字孪生桥梁。
I: 数字化体验度量和管理
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