未来系列之黑客帝国、数字孪生和车联网

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黑客帝国与数字孪生

在2019年华纳兄弟正式官宣沃卓斯基兄弟（又或者说是姐妹）将携《黑客帝国4》重返的消息之后，又在去年宣布该片定档于2021年12月22日在美国上映，并于同日在HBO Max上线，为期一个月。对于广大黑客帝国的影迷来说，这个消息无疑是令人振奋的。毕竟该片在1999年上映第一部之后，就凭借其华丽的特效和烧脑的剧情席卷全球，再佐以基爷（基努·里维斯）在片中消瘦甚至病态的人物形象，本片赛博朋克和不走寻常路的风格更是被衬托的淋漓尽致。

但问题来了，你真的看懂黑客帝国了吗？

不然，为什么b站上又会出现如此之多的热门视频说的都是同一件事：

俗话说的好“一千个读者眼中就会有一千个哈姆雷特”，没有人有这个权力为黑客帝国所架构的复杂世界观做一个盖棺定论。所以在本文中，小编想用管中窥豹的视角，聊聊与黑客帝国的理念最为相近的科技词汇：数字孪生。

>>何为“数字孪生”？

维基百科释义：“数字孪生”（Digital twins）指在信息化平台内模拟物理实体、流程或者系统，类似实体系统在信息化平台中的双胞胎。借助于数字映射，可以在信息化平台上了解物理实体的状态，甚至可以对物理实体里面预定义的接口组件进行控制。

说的通俗一点，就是用数据在“虚拟世界”中复制一个“真实世界”，这两个世界互为双胞胎，就类似黑客帝国中一个人类依旧活蹦乱跳的矩阵（Matrix）世界和一个被机器支配的真实世界。

但显然，无论是在电影里还是在现实生活中，由数字孪生技术打造的“双胞胎们”都不是按照完全一致的逻辑和步调在运转。很简单，现实生活中存在太多人类无法预知和控制的不可抗力，但在虚拟世界里，世界运转的逻辑主要基于计算机语言和数据。在现实生活中，力的作用符合牛顿定律，但在矩阵（Matrix）中，却可以上演花式轻功水上漂。

虽然听上去很好莱坞，但不得不说，在实际技术发展过程中，数字孪生技术的利用价值就在于这些“不一致“。

>>数字孪生的应用场景——车联网和自动驾驶

其实从早期数字孪生技术被搬上台面时到现在，它的应用领域更专注在智慧楼宇（BIM）和智慧园区、智慧城市等与空间架构相关的场景中，后来，随着传统工业企业的转型升级，又被扩展到了工业4.0智能制造上。

当然，这些都是数字孪生技术业界的经典应用场景，行业竞品众多，在公开渠道的讨论热度也很高，但在本文中，小编却想先聊聊当下汽车行业的重要发力点——车联网技术V2X与数字孪生技术的结合。

车联网的概念其实是由物联网延伸而来，是以行驶中的车辆为信息感知对象，借助新一代信息通信技术，实现车与X（即车与车、人、路、服务平台）之间的网络连接，提升车辆整体的智能驾驶水平，为用户提供安全、舒适、智能、高效的驾驶感受与交通服务，同时提高交通运行效率，提升社会交通服务的智能化水平。

它的概念通常与自动驾驶或高级驾驶辅助技术被一同提及。在理想状态下，在车联网中奔跑的车辆，都应该配备一定等级的自动驾驶系统，从而达到便利驾驶员、提高交通运输效率、降低交通事故的目的。业内普遍看好这一领域，并许之以了一个光明的2025：

车联网领域数字孪生技术的应用场景

>>虚拟驾驶平台

发改委、工信部和科技部等国家部委联合印发的《智能汽车创新发展战略》中曾明确指出，在构建协同开放的智能汽车技术创新体系过程中，开展完善、健全的智能汽车测评体系。但考虑到测试车辆上路的安全性问题，以及打造全封闭智能网联汽车测试区的成本问题，使用数字孪生技术进行驾驶测试模拟的优势随之显现。

基于此，上海国际汽车城构建了整个安亭区域超过100平方公里范围内城市道路区域的数字孪生，并据此构建了面向自动驾驶的虚拟测试验证仿真平台。在这个平台上，企业可以对其研制的自动驾驶车辆进行反复路试、提升相关技术人员的培训效率、还可以依据现实的物理规则和运行逻辑自由的切换时空、变换场景，是低成本、高效率推演未来交通的绝佳场所。

然后，虚拟驾驶平台若在可视化阶段结合VR和AR技术，则可谓是如虎添翼。

比特互动（公众号：BITONEXR实验室）就曾为蔚来NIO NEXTEV EP9打造虚拟驾驶驾驶舱，利用数字技术完美再现了德国经典赛道纽伯格林赛道的虚拟场景，令驾驶者不禁恍惚，自己就是成就了Formula E圈速之王的传奇车手。同理若能结合车联网真实数据，那么无论是在研发路试还是模拟驾驶员行为的阶段，效果都会有质的飞跃。

>>数字行为孪生

众所周知，人和计算机最大的区别在于，人的意识自主性导致其行为的难以预测性。这在自动驾驶领域便导致了最大的技术难点之一——预测周围车辆行为。

针对这个问题，上海科技大学的江智浩博士在Mathworks在线研讨会中就曾向大家阐述了基于数字孪生技术的车辆行为系统——数字行为孪生系统。“利用历史驾驶数据使用Machine Learning Toolbox建立驾驶员行为模型，对不同路况下的行为进行预测；同时通过将行为模型与其他车辆进行共享，可以更加准确的预测可能出现的危险状况，对驾驶员进行提醒，提高驾驶的安全性。研究首先利用MATLAB及Unity3D在仿真环境下进行可行性验证，逐渐增加交通环境的复杂度以及观测的不确定性，最终实现在真实交通状况下的应用。”

也就是说，通过建立算法模型和不断迭代数据之后建立一套基于驾驶员行为的数字孪生系统，然后再反过来指导真实车辆的自动驾驶行为。

>>车联网安全保护

根据联合国的说法，“如今的汽车都配备多达 150 个电控单元，拥有大约 1 亿行软件代码，比一架战斗机都多 4 倍。预计到 2030 年，还会激增至 3 亿行代码。这些带来了 ‘重大网络安全风险 ’，因为黑客会试图访问电子系统和数据，从而威胁到车辆安全和消费者隐私。“（盖世汽车）

据此，以色列信息安全初创企业Cybellum推出了首款汽车网络数字孪生(Cyber Digital Twins)平台，以应对不断上升的联网汽车网络风险。该风险评估平台使制造商能够定位和追踪汽车运行软件中的数十万个潜在网络漏洞，并提供软件修复，以在整个生命周期中保证安全性。

小编结语

无疑，数字孪生技术仿佛是现实网络的虚拟守护神，它夜以继日地在云端运行并提供模拟、防错、预测和潜在漏洞诊断等服务。在这里我们也可以大胆设想，是否可以将现实世界中运行的“广义互联网“进行一次数字孪生映射，打造出“互联网2号”甚至是“N号”，那么，与我们共存的将不仅仅是一个黑客帝国的矩阵世界，而是千千万的“类真实”虚拟世界。那么到了那个时候，我们的出行技术乃至工业技术又将会如何发展呢？就让我们拭目以待。

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