数字孪生：通向零成本试错之路

本文根据阿里研究院副院长安筱鹏博士在1月13日"星系2020、预见2030—新经济朝阳跨年会"上的演讲整理。

未来十年，信息通信技术发展及数字化转型重要的主题是，如何重建数字商业基础设施。

1、未来十年，企业面临的重大挑战是，如何面对消费者主权崛起

回望过去的100多年，整个工业经济最重要的一个标志是规模化生产、福特式生产。福特有句名言，"不管消费者需要什么，我只有黑色"。在这100多年间，工业界、学术界、管理界不断研究探讨规模经济背景下，如何提高生产的成本、质量、效率和交期。今天及未来，企业面对的最大的挑战是消费者主权的崛起，我们每一个消费者的意愿都可以充分地表达、聚合，并广泛参与并深刻地影响整个供给体系。

面向未来，企业如何面对消费者主权崛起的重要挑战，企业能否适时、精准响应消费者需求，正成为企业核心竞争力的重要组成部分。欧莱雅中国总裁兼首席执行官 Fabrice Megarbane曾讲到，22年前，欧莱雅进入中国时美妆行业面对的是“千人一面”，而今天则是“一人千面”。对于化妆品企业来说，能不能做到“一人千面”是其核心竞争力的重要标志。

2、全球迈向信息技术体系架构大迁移时代

今天，我们看到整个的商业世界变得复杂，这种复杂来自消费者需求的碎片化、场景化，来自产品本身的变得越来越复杂，来自供应链体系的复杂性。传统的机械设备，不断加载了通信模块、CPU、存储、上亿行软件代码，产品变得越来越复杂。面对复杂的商业场景，在过往二三十年所构建的传统IT架构及解决方案，越来越难以适应商业系统的复杂性，越来越难以快速地对需求的碎片化、实时化做出精准的、科学的、实时的、低成本的响应。

基于云计算、边缘计算、IoT的新技术新架构，正在构建面向复杂商业世界的新解决方案，一个新的数字商业基础设施正在兴起。这个数字商业基础设施，是把原有的基于计算存储的资源不断迁移到云平台上，把原有孤立的、分散的业务系统打碎，重新构建在基于云计算及中台体系上，包括数据中台、业务中台、IoT中台，各种各样SaaS化的应用软件，可以形成面向角色、面向场景、响应需求的解决方案。

3、智能技术群的“核聚变”推动新型数字商业基础设施重构

新型数字商业基础设施是由什么样的技术构成的呢？5G、物联网、互联网、大数据、云计算、AI、数字孪生、边缘计算。事实上，这些技术并不是在一个平台上。任何单一的技术在这场变革中都不可能完成某种功能，新的技术架构体系需要多种技术的组合，这是智能技术群落的一场"核聚变"，它们正在构建新型的数字商业基础设施。MEMS传感器和IoT可以收集更多的数据，5G更加高效、低成本、低延时传输各种运动设备，人工智能、数字孪生、云计算、边缘计算，都以不同的角色发挥作用。

这些技术都扮演了什么样的角色？今天可以把所有信息通信技术的逻辑放在数据+算力+算法的体系中，去看它对未来数字化转型的价值。数字化转型本质是两个革命：工具革命和决策革命。传统机器设备不断被智能化，成为智能工具。同时，信息技术的价值在于把正确的数据、在正确的时间、以正确的方式，传递给正确的人和机器，以优化资源配置的效率。无论IoT、云计算，数字孪生互联网数据，最终是要为企业决策提供数据。我们正在进入数据+算力+算法定义的新世界。

就数据而言，今天我们每天基于大量的摄像头、MEMS传感器各种设备，以及基于互联网不断产生海量数据。就算力而言，今天的计算正在演变成基于云计算、边缘计算、泛在计算的复杂体系，智能手表、智能运动鞋、无人驾驶汽车都会各种计算，无所不在的计算体系正形成，云计算+边缘计算+移动计算，将构建今天计算体系的新架构。算法是对物理世界运行规则的逻辑化、代码化，这种规则包括物理的、化学的、生物的，也包括业务流程化的各种规律。在数据+算力+算法的体系中，“+”就是5G、NB-IoT、时间敏感网等各种新网络体系，各种各样能够把数据、算力、算法连起来的一套体系。

数据+算力+算法正在构建一个数字孪生的新世界，这个世界对于我们有什么的价值？

4、创新是一个持续试错的过程

数字孪生对于创新的意义重大。

什么是创新？我们对创新有很多种解释，从某种意义上来讲，创新就是试错。我们要开发一架飞机、一辆汽车、一部手机，要发明一个电灯泡，都会有各种各样的技术的解决方案，这些解决方案都是在试错的过程中不断去完善的。汽车需要做多次碰撞试验，飞机要做几万小时的风洞实验，安全性才能够达到最终的要求。这些本质上都是不断试错的过程，工艺路线试错，研发设计试错，制造加工试错等等。如何制造加工，选用什么材料，采用什么工艺，加工温度是多少，采用什么气体，等等，都是一个个不断试错的过程。质量有一个爬坡期，在质量的爬坡期，从60%的成品率提高到99%的成品率的背后，是一个试错的过程。

客户需求的判断分析，也是一个试错的过程。开发了一辆汽车、一架飞机、一件衣服、一个手机，还有食品、化妆品等等，这些产品是不是客户所需要的，需要我们不断地去派样，先让客户体验一下，客户认可之后，再大规模地生产。过去的服装是大规模生产，百万件甚至上千万件地生产，今天的服装生产是小批量定制的模式，这些从本质上看都是企业对客户需求的一种试错过程。过去都是要把衣服、汽车等产品开发生产出来让客户试用，然后再判断是不是符合客户的需求。此外，还有商业模式的试错，我们在探索商业模式的过程中，也是一个不断试错的过程，然后不断地去迭代，找到一个最优的模式。

5、通向零成本试错之路：构建数字孪生世界

今天，企业、国家之间的竞争不仅仅是创新能力的竞争，也是创新效率的竞争。市场上的成功不仅仅是能不能开发设计生产出来某种新产品，而是能不能高效率、低成本、快速地推出市场需要的产品。

创新是一个试错的过程，那把创新跟数字孪生放在一起来看时，数字孪生的价值是什么呢？数字孪生的价值，就是找到了一条零成本试错之路。事实上，零成本永远不可能实现，就像零库存永远不可能实现一样，它背后传递的是一种理念。1953年日本丰田公司提出高质量、低库存的生产方式——及时生产JIT（just in time），丰田生产模式的及时生产、精益生产的理念核心关键词就是零库存。企业能实现零库存吗？也许不可能真正实现零库存，但企业可以不断地去逼近零库存这样一个理想状态。对于一个企业来说，试错总是有成本的，但是今天有了一种新的方法论，这个方法论就叫做数字孪生，可以把试错的成本降到最低，不断地去逼近零成本。

数据+算力+算法，连接起来作为一种信息基础设施，或者把它定义为数字商业基础设施，它有什么价值？它在做一件事情，无论芯片、物联网、大数据、云计算，都在数字孪生的虚拟世界中描述现实的物理世界，在此基础上，持续诊断、预测、决策，找到一条通向零成本试错之路。

达索科学家说达索不是软件公司，而是科技公司。达索的科学家给我们讲心脏的构造，心脏中某一块肌肉的拉力极限是多少？心肌细胞电脉冲的规律是什么？达索与全球最顶级的医学院合作研究心脏的规律，基于此来构造虚拟世界中的数字心脏。这个数字心脏有什么价值呢？它可以缩短医疗器械研发生产周期，可以快速通过设备验证，可以提高实习医生的学习效率，可以提高医生手术的质量。

这套方法论，不仅在医疗上，在经济社会各领域正在成为一种现实，我们称之为数字孪生的世界。物联网、大数据、云计算正在描绘一张蓝图，虽然现在看不清楚长什么样子，星星点点、模模糊糊的，但是可以预测未来，所有这些技术都在虚拟世界重构物理世界。

过去开发一辆新汽车，需要做30次碰撞试验，今天只需要做一次，明天可能一次也不要了；过去要碰撞、再设计、再制造、再碰撞，反复迭代周期很长。今天，人们可以在虚拟世界仿真。

过去研制一架飞机需要上万小时风洞实验，现在风洞实验可以减少很多；过去飞机从立项到首飞需要近20年，现在只需要10年。

过去设计生产火车，需要把火车生产出来，在京沪线上跑起来进行；今天可以通过虚拟高速列车在虚拟的京沪线上跑起来，测量不同的时速下高铁的电流、电压，稳定性、安全性、可靠性，以及每个座位上的噪音。在此基础上快速地迭代产品的研究周期，提高研发效率。

马斯克的SpaceX公司将火箭发射成本已经降低到传统商业发射公司1/10以下，在数字世界重构火箭研发新体系发挥了重要作用。火箭研制绝大部分成本都耗费在试车过程中，火箭发动机研制75%成本在“试验、失败、修改”，SpaceX公司通过仿真技术，一方面替代大量传统实物试验，提高研制效率、降低成本；另一方面，创新研制新方法，如通过仿真分析成功采用机械冷分离，替代传统爆炸式热分离。为了满足仿真需要SpaceX公司甚至自己开发计算流体力学仿真软件（CFD）。

2018年阿里天猫平台上的新品5000多万，2019年发展到有上亿新品。3C产品新品从一年上新一次到每年上新两次以上，美妆从每年上新一次到每月上新一款旗舰商品，个人护肤上新从18-24个月缩短到9个月，电器从2-3年上新到每年上新两次。其背后在于天猫与品牌厂商合作，构建了一套在数字世界中模拟消费者对产品评估、评价、反馈的新机制，大大提高了新产品的研发效率。无论是3C、美妆、个人护肤品、电器、服装等很多产品的研发生产效率大幅提高，他们内在的逻辑跟飞机、汽车开发机制是一样的。

数字建筑也正沿着这个方向去演进。今天，人们可以把城市通过虚拟化的方式在数字孪生世界中呈现出来，每一个建筑、每一个房间、每一个通风口都可以在数字孪生的世界呈现、展示、模拟、优化。未来10年，如果围绕数字化转型做一件事情，那就是重构一个新的数字商业基础设施，在这个基础之上，构造数字孪生的世界。

当今数字孪生的世界还是碎片化的、静态的，未来一定是动态的，实现物理世界与赛博空间数据实时互动，把来自物理世界的数据传递给数字孪生世界，数字世界快速优化、反馈，服务于交通、制造、建筑、医疗等方方面面。

6、人类社会认识客观世界的四种方法论

这场数字商业基础设施的重构，对整个社会带来了什么？它构造了一种新的认识和改造世界的方法论。

首先是理论推理。在过往的几百年间，人类进步依赖于天才科学家牛顿、爱因斯坦等，他们通过抽象、归纳、数学，去认识发现这个世界的规律。

二是实验验证。100多年前，爱迪生为了发明电灯，采用了各种各样的材料，在几千种材料不断试错，发现最好的发光材料，这是试验验证方法论来认识世界。这种方法论今天仍然是我们认识世界的重要方法。

三是模拟择优。今天有了软件、IoT、5G、人工智能这些新技术，我们在构造一个新的改造和认识世界的方法论，这就是模拟择优。在一个虚拟的世界中去还原、优化物理世界所发生的事情。

四是大数据分析，模拟择优是一种基于机理模型的分析，大数据更多是基于相关性的分析。

数字商业基础设施的变化，对整个经济社会带来的影响才刚刚开始，未来还有更广阔的空间。

责编：斌卡（转载及媒体合作请后台联系小编）

【安筱鹏作品推荐】

（关注“阿里研究院”微信公众号，阅读全文）

《重构增长力量—2019企业数智化转型发展报告》

《2019中国消费品牌发展报告》

《阿里+毕马威发布4份智能经济报告》

安筱鹏：未来10年是新型数字基础设施的安装期

安筱鹏：数字化转型的十个关键词

安筱鹏 | 钉钉：通向数字化转型2.0之路

安筱鹏：拥抱“数据+算法”定义的新世界

安筱鹏 | 工业互联网：通向知识分工2.0之路

“智能+”助力中国经济高质量发展

工业4.0——为什么？是什么？如何看？怎么干？（上）

工业4.0——为什么？是什么？如何看？怎么干？（下）

安筱鹏：重构数字化转型的逻辑

信息经济：概念、规模、共识与展望

生成海报

免责声明：本网站内容主要来自原创、合作伙伴供稿和第三方自媒体作者投稿，凡在本网站出现的信息，均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性，但不保证有关资料的准确性及可靠性，读者在使用前请进一步核实，并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏，概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时，应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明，并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后，将会依法尽快联系相关文章源头核实，沟通删除相关内容或断开相关链接。