2023年9月30日
北京朝阳区中电发展大厦
元宇宙科技 数字孪生

51WORLD 张焜棋:产业元宇宙下的评价标准与建设挑战

FaceBook、Roblox等以个人应用为核心的公司首次提出了元宇宙的概念。聚焦到个人消费、娱乐、社交的元宇宙可以被认作是体验元宇宙,这里是个人体验,英伟达的omniverse则开启了以产业价值为本的产业元宇宙。51WORLD城市与交通事业部总经理张焜棋从要素、特征两个层面,将元宇宙划分为体验元宇宙和产业元宇宙。

“数字孪生也是元宇宙的一个子集”,张焜棋说道,“它更多的是现实生活中的一些规律和概念,可以在物理世界与数字世界之间进行协作。”但在应用过程中,不可避免地存在挑战和行业标准等问题。解决这些问题至关重要,因为有了评价标准之后,再去判断项目的交付性能和算法会比较高效。

数字孪生与产业元宇宙的应用挑战

产业元宇宙的重要应用之一就是数字孪生城市,如自然资源部提出的实景三维中国建设项目,日本推出的高天原项目等。在城市信息模型里,支持各类智慧城市应用,包括网格治理、疫情管理、城市的规建管一体化等。

然而,它们在实际落地中也面临着若干挑战。在数据方面,张焜棋提出:“第一个挑战是所有的数据没有把格式和模式打通,导致元宇宙是拆东墙补西墙补出来的东西。第二个挑战是数据的寿命性和性能问题。”这些挑战都围绕着一个不可能的三角展开,即统一和细分,性能和开放,功能和投入。

体来看,统一和细分指,希望数据格式是开放的,但在实际情况中,工业领域中的模型,放在城市领域是没办法加载的。性能和开放是指,在原有模型中抽出一些模式,并希望效果和原厂一致,这是存在矛盾的。功能和投入则是指,用较少的投入快速地获取更多的功能,但由于涉及很多算法和模拟仿真,导致这一需求没办法完成。

除了数据格式问题,各家验收时关于性能和建设标准不一,也会带来一定的挑战。这些挑战背后都指向一个问题,即关于标准,存在母标准、子标准等关系混乱,层次不明的问题。

产业元宇宙标准建设的挑战

张焜棋认为:“建设标准本身也是一项挑战,首先它没有办法去统一,其次在这个行业内,从0到1去做算法等内容简单,但从1到10就很难。”

凭借对行业的理解,51WORLD将所有的建设标准分为三类,第一类是使用模式(MOS),包括Metaverse、Operation、Simulation。第二类是在用模式的基础上,按照行业进行切分定位。第三类则是按照L1至L5视觉建设进度,W1至W5交互两个维度进行定位。

在使用模式中,Operation指城市的运营操作管理,比如我们可以得知某地交通的拥堵事件,并进行反向协调和报警,计算出距离该地点最近的交警,确定其到达现场最高效的方式。在这期间也会面临算法的可靠性和置信度,以及显示性能的挑战,例如如何通过一台普通的2070或2080的消费级的显卡去完成数十亿三角面的实时加载,且不卡顿。

Operation+Simulation则更多地应用在应急处理方面,比如51WORLD参与的长沙五一广场站孪生智控服务平台,该平台利用实时监控和仿真推演云服务,有效提升站点运营服务能力和应急响应能力。这期间面临的挑战是,没有办法大并发在线地进行高效计算。

而在Metaverse+Operation+Simulation中,如多车互联与综合交通,51WORLD以市场和客户需求为导向,基于51SimOne自动驾驶SaaS仿真平台,接入多种交通参与者,实现复杂交通场景的仿真和交互。譬如为上海机动车检测认证技术研究中心搭建了国内首个多车互动仿真系统,助力仿真测试能力建设。

张焜棋认为:“使用模式分类下,标准建设的挑战可以总结为六点,分别是坐标统一的方式、引擎的跨界、跨平台的算法和业务数据的统一、性能调度和瓶颈、稳定性,及脱敏性的边界。”

数字孪生场景分级标准及评价体系

张焜棋表示:“通过我们亲身市场调研,发现数字孪生的商机需求主要分布在城市新区、园区建筑、交通车辆、工业能源和水与环境五大行业。在MOS三种使用方式的基础上,结合五大行业,并以L1至L5和W1至W5作为支撑。51WORLD首创了AES(All Element Scene)全要素场景。”

AES(All Element Scene)全要素场景融合了视觉真实、地理信息、物理模拟及自由交互等要素,对物理世界的不同精度还原,划分为L1-L5五个视觉精度等级,形成了被广泛采用的数字孪生场景分级标准。其中L1-L5场景分级,分别对应为L1城市级、L2区域级、L3场景级、L4构件级、L5零件级。

另外,51WORLD将AES的应用划分为W1可视呈现、W2数据融合、W3数据驱动、W4模拟仿真、W5智能决策五大阶段,形成了全新的场景分级标准。经过长期的技术打磨和落地实践,51WORLD根据不同使用需求,在各个阶段都有成功案例落地。

张焜棋以雄安规划建设BIM管理平台为例,该平台提供覆盖现状空间、总体规划、详细规划设计方案、工程施工、工程竣工六大环节的展示、查询、交互、审批、决策等服务,实现对雄安新区生长全过程的记录、管控与管理。

他表示,由于城市不断变化,需要将各种数据拉到平台不断进行更新,因此搭建了XDB平台,实现多软件共享格式,多领域公开应用,GIS和BIM融合。其中XDB数据库架构制定包含三大原则。其一,适应城市建设行业中的多行业需求,适用于各审查阶段;其二,满足各类工程项目数据管理要求,具备数据版本升级管理功能;最后,符合国家现行标准规范,与国际通行标准相适应,与GIS平台、物联网工程相互融合。

另外,在51WORLD还与华为共同打造新一代智能园区智能运营中心的合作过程中,基于华为深圳坂田园区的BIM、GIS、IoT等源数据,在此基础上,51WORLD制作出1:1的数字孪生底层。有了这一底层,华为可以更自如地进行物联网数据,汇集,乃至在虚拟平台对现实设备进行开关启停的反向操控。

内容整理自Xverse元宇宙在5月26日主办的「元宇宙科技应用发展研讨会:数字孪生与虚拟现实应用」中,51WORLD城市与交通事业部总经理张焜棋关于《产业元宇宙下的评价标准与建设挑战》的主题分享。

张焜棋,51WORLD城市与交通事业部总经理,住房与城乡建设部高级CIM集成与应用工程师、工信部数字孪生工委会委员。深度参编工信部数字孪生白皮书与标准、住建部CIM模型加工行业标准、全国信息技术标准化技术委员会数字孪生白皮书与标准、世界经济论坛数字孪生城市与全球实践报告、交通运输部数字道路养护标准等数十余份文件。


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