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让遥感大数据在天上变成小数据,是元宇宙第一步
发布时间:2023-05-18     来源:     作者:李德仁院士      浏览:806次

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泰伯网讯,5月17日上午,中国科学院院士、中国工程院院士李德仁在WGDC2023第十二届全球地理信息开发者大会上受邀演讲《我看元宇宙——剖析数字孪生与数字原生》。

以下为演讲全文(实录):

又到了一年一度WGDC大会,今天我想讲一讲我怎么看元宇宙。元宇宙这个概念是公司提出来的,不是科学家提出来的。

提到这个话题,还是要学习一下国家的政策。中共中央、国务院印发的2023《数字中国建设整体布局规划》里面表示,“要培育数字经济核心产业,研究制定推动数字产业高质量发展的措施,打造具有国际竞争力的数字产业集群,推动数字技术与实体经济深度融合,在农业、工业、金融、教育、医疗、交通、能源等重点领域,加快数字技术的创新应用。”希望今天到会的所有产业部门,不要只盯在城市,而要向整个全中国的各行各业去思考,技术如何去推广应用。

2023年3月,工业和信息化部部长指出,工信部将研究制定未来产业发展的行动计划,加快布局人型机器人。元宇宙等前沿领域的形势之下,我们需要认真了解,到底什么是元宇宙。元宇宙是科学产业和资本高度关注的热点话题,科学巨头都在讲这件事情,都在布局元宇宙基础设施底层的技术。美国《福布斯》指出,从2030年全球元宇宙市场规模有望达到五万亿美元;美国普华永道预测,2030年元宇宙将开启八万到十三万亿美元的业态;提出元宇宙的Facebook预测到2031年元宇宙将为全球GDP贡献3.01万亿美元,其中三分之一来自亚太地区;中国电子信息产业发展研究院也预测到2025年,中国将形成近万亿元元宇宙产业规模。

根据我们理解的元宇宙建设导向,二十大以来的精神,就是要走社会治理创新,要推进改革创新,要化解重大风险,要尊重以人为本,引导产业发展。在我看来,要从政府来做政务、利民,要促进数字产业发展,对于民生就是要提高人民生活的质量,丰富人民的幸福生活的内容,这就是一个元宇宙关心的三大事情。

元宇宙这个概念,第一个要支持数字驱动,深度共享,智能感知与交互,持续创新,以人为本,安全可控。十四五期间,北京,上海,浙江,湖北,河南,有三十多个地方政府要来推进元宇宙产业发展的行动计划。那么元宇宙它对建设的要求,认知研判目前还有困难,到底什么是元宇宙?理解也还不一样。继续要统筹还有困难,安全隐患还比较多。元宇宙不是那么简单就可以发展好。技术问题不解决还是搞不好。

我们在座的人都要思考这样的问题,首先要给元宇宙一个概念。我们要给元宇宙一个定义。我就写了这样一句话,我说元宇宙是万物互联时代,数字孪生与数字原生的集大成,它将极大丰富人们的物质世界和精神世界,推动人类社会的可持续发展。这是我给的一个概念。什么叫元宇宙呢?人类运用数字技术构建的,有现实世界意义和超越现实世界,可以与现实世界交互的虚拟世界。从关键的几个词,用户在元宇宙的身份,虚拟提升,具有形象自定义,动作驱动等功能,要对照英文的翻译成中文叫化生。第二个词叫虚拟人,创造出来的与人类形象接近的数字化人物的形象。比如说人型机器人,元宇宙里经常会碰到的。未来的世界,75亿现实世界的人,不超过这个数量的机器人,这就是我们运营的未来的世界,包括自动驾驶,那不是人型的,但它也是个机器人,总计可能会超过人类总数。大的像飞机,小的就像蜜蜂那么大,这是美国要做的,超过一百万个作战机器人。

概念弄清楚了,那它的由来是什么呢?我认为一部分来自小说,92年美国作家写了一个小说,其实中国很早就有了。像《西游记》《封神榜》,那就是数字原生,只不过是画在纸上,写在小说里的。所以说数字原生,是由物理世界为中心,将数据世界为中心所迁移的,想象出来的空间。当初我们看封神榜,这个土行孙一会儿钻到地下,一会儿又出来了,这不就是地铁吗?孙悟空吹一根毫毛就变成无数个它,现在我们有克隆羊,克隆牛。所以这个想象可以装在书里面,小说里面,也可以在网上虚拟的空间里面,但是数字原生,我讲的这些东西都说明人们思维的想象力,构成了一个虚拟的空间,可以对现实空间产生无穷的作用,推动人类进步。

所以我们一定要把数字孪生与数字原生概念搞清楚,它们是不一样的。但是都构成一个宇宙。而我们认为是现在最关心的是数字孪生,数字孪生是要把现实物理空间映射到网络空间去,所以要把物理实体性能功能行为,完完整整的映射到虚拟空间,形成动态交互,实时连接的模型,来理解,认识,改造,掌握模拟空间,形成一个有效的手段。这就是通过数字孪生,推动数字经济,推动中国的发展。这是最早的一些虚拟人,新加坡的计划,战略虚拟计划,这就是我们数字孪生的底座,一个框架,国家正在抓紧在做。

最近在长沙开了会。武汉市资源局做了这个地区地上地下正三维实景,还有这个地区的管道。进入地块历史的演变,这个地块什么时候开采的?五六十年代到现在,怎么发展,这些数据全部放在网络空间,这就构成了一个城市的数字孪生。把应用数据放进来,每个房间的功能也可以体现。每一个房间,所有的活动都可以在网络空间构成,一一对应的映射,这是在武汉做的。我们在把它做到文化遗产里去,26万张照片,构成了云冈石窟13窟三维可视化。大家可以在网上看这个数据。元宇宙的概念,元宇宙的由来大概做了一个简单的介绍。

下面讲讲元宇宙社会的价值。元宇宙的社会价值我们理解要从数字孪生和数字原生两个方面去考虑。所以利用数字孪生的观点,构建一个智慧城市,就把一个城市不光是它的建筑,山水,园林,包括水电气,交通,人流,车流,物流,全部实时的通过物联网,传感器来把它采集进来,动态管理起来,这样一来,城市管理的效能必然有极大的提高。所以我们用这个方法,来做一个城市的数字孪生,为城市人服务。这样的世界住建部抓得是城市GIS,建筑模型运营,物联网,传感器,就可以构成建设部要求的城市新型模型,它可以做到虚实对应,情景交融,见微知著,一起带头管控,很多例子都做的很好。服务于现实空间的管理,这就是我们来做这件事情。当然做好这个事情需要做很多工作,在座的都在做这样的工作,希望要抓好五个技术,多维度尺度精准的构建,自动化,个性化服务的安全时效,动态交互,做到这个也不是很容易。精准的映射,虚实交换,软件定义,来做到智能反馈。

所以让城市更智慧,更聪明,这是习主席在杭州讲的,要让它更智慧,更聪明。武汉大学做了各方面的例子,有五个例子是数字孪生的,智慧城市运营大脑,智能电网,智能交通,这都是写在中国新基建里面的,我认为这几方面大家可以看一看,能够大数据形成生态,数据采集加工存储挖掘控制力量,形成一个流动生态,而不是给人看的一个固定数据。

第二个讲讲电网的数字孪生和智能化。要解决一些关键技术,比如说无人机,无人机用激光雷达可以扫描,可以影像建模,发现有什么问题,我们跟南京做了超过五万公里长。用机器人代替人去做巡楼,使得它的效率比人好,安全也更好。全国数字城市已经推广长度超过五万公里,接近十万公里长了。在这个管理系统里面,就可以把智慧电网,从发电,送电,售电等等,数字孪生,虚拟网络空间产生的数字经济,这是在湖北做的一个技术,自动运营。

交通很重要,全国城市都在堵车,把大数据构建一个智能交通网,现在在武汉把十厘米的导航数据输给汽车。但是我们有个条件,汽车一停,数据就清零。这个数据在运营过程中,保证安全驾驶,时间关系我就不放了。2017年做成功以后,当时克强总理去看了五十分钟,武汉市的拥堵排名从23降到了53。智慧交通现在还没有在全国有城市做起来,我们跟公安部合作。我们一个厅推出了无人值守,这么大的一个厅,可以做到无人值守。解决了人脸识别管控,解决了财产安全管理。智慧城市交通大脑,能够自动的导航,应急预案一线启动,能保证安全。这个在中央电视台演出过了,智慧城市的交通大脑,还做了长江流域的保护,长江流域的水很重要,上游要发电,需要水流在哪儿,中线要用这个水,还要通航,都在抢这个水,那谁来管呢?我们做了32路传感器,布了三万个点,实时来做系统,自动分析把水更好的进入这上面,中下游抗洪,把21个水库联合在一起做抗洪抗旱调度,下面的长江管道通过这样一套辅助系统,航道在哪儿,最后都发挥了作用。

利用遥感数据,对灾害进行实时的预报。2021年做了河南新乡,利用遥感的各种数据。去年做的是广东的。上海的湛江是一个典范,可以促进经济的发展,这是从数据获取,到计算,到应用支持的一个通路,就可以实现人们在手机上的一个虚实体验,来理解上海这么大一个城市。这是浦东大数据平台的分布系统,可以做智能资源的一个对应支持。对于风险,对于预警,对于一些问题进行智能的发现,这样来促进数字经济产业的发展。

所以我们理解数字孪生是元宇宙一个重要的应用,它的特点要对地球负责,要对人类负责,要对社会负责。因为数字原生可以造假,但是数字孪生不能造假。

第四部分元宇宙要有哪些技术支持呢?元宇宙的概念我们刚才讲了,要用区块链、大数据、VR、AR、IR等等的理念来支持。特别是人机交互的VR、AR、MR、IR,这都是我们当前支持元宇宙的技术,没有这些技术,这个概念就不会出现。那么电子游戏现在大家用得很多,人工智能刚才也讲了,到底时空的GDP做得怎么样?今天不讨论,下一次再找机会讨论。时空大数据,搭建大数据,手机高精度导航定位在支持,武汉大学的团队把室内定位解决了,用四个发射器就可以得到信号,定我的位置,已经全部实现在音频定位系统软硬件一体化,做的芯片可控,总体性能比美国的好。当然这个系统主要是用于公安部门火车站的安全管理。两个人手机共享,百分之一百能互相找得到人。

我们的遥感发展,从东方红创新到现在,三分之一军用,三分之一政府发的,三分之一是商业化的遥感卫星。介绍一下诺基亚手机第一颗互联网智能科学遥感卫星,在太原成功发射升空。

我们的理念就是把大数据在天上变成小数据,我们的遥感全世界都在地面运营中心,创造了世界上第一个能够上手机的科学遥感,这是黄浦江,明珠电视塔,这是韩国露天的一个游乐场,建筑大楼随着视频的走动,它就在变化,这就是数字孪生,就是元宇宙一个地球真实的写照,这是我们的布达拉宫,这是我们做的三维的实景,有山,有城市。可以立体,可以视频,可以二维的扫描,这是我们这个卫星的特点。这是机场的一个图像,可以设置出来有几个飞机在起飞,降落,有多少飞机停在里面。这个工作就是我们的GDP人工智能,这就是图像GDP,看到浦东高楼楼顶在变化,这就是现实的城市。下一步我们要发展,所以我提出来一个东方慧眼卫星星座,发两百套这样的卫星,再加四颗高光谱的卫星。当然要从第一步开始,现在已经在做,这个要做到二百到三百多,就是五分钟。

还要做高光谱的卫星,五米的分辨率,五天把地球扫一圈,19个部委去应用,送到每一个城市乡村部门应用,解决中国的山水园林湖草沙滨海,人类活动的实时监控,有了问题,用0.3-0.5米数据详细的分析。我们这个系统的价值大概不超过1个亿,所以说这就是我们认为,元宇宙社会有价值,但是元宇宙还存在一些问题。技术还不成熟,标准还不健全,要做到安全自主可控,要做到硬软件的优化配置,制定好国家的标准才能推动元宇宙的全面发展。

第二,产业体系建设不完整,硬件软件,敏感应用都存在一些问题。比如说硬件实体经济比较薄弱,软件还依赖于国外,还有一些应用鸿沟,还有一些潜在的风险,工具性的风险,需要加强市场监管,虚拟空间,老百姓卖假货的问题,源于欺骗。所以要做一个管理,控制。另外元宇宙要有一个标准,对于潜在的风险不解决,老百姓还是不相信我们的研究,我的建议是第一要加强对趋势的预判,第二要夯实技术,第三要培育新业态,第四个是功能应用示范,第五个是强化监管引导。

元宇宙是数字孪生与数字原生的集大成,也是数字经济转型新的演进。数字孪生是建设元宇宙的关键,我们要管理地球,管理城市,管理我们的资源,我们要利用区块链、人工智能、物联网交互技术,同时要正视可能存在的问题,真正为人类社会可持续发展、人类命运共同体谋求福祉,这就是今天我的演讲,谢谢!

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