數(shù)據(jù)問(wèn)題解決不了，元宇宙就不會(huì)這么快到來(lái)

“元宇宙”這個(gè)詞最近在媒體上出現(xiàn)得越來(lái)越多。這就引出了一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)詞到底是什么意思?從可行性的角度來(lái)看，這個(gè)概念實(shí)際上意味著什么?最重要的是，像元宇宙這樣的東西出現(xiàn)并獲得應(yīng)用的前景如何?

一 元宇宙或鏡像世界的幻象

“元宇宙”是作家尼爾·斯蒂芬森在他2003年的書(shū)《雪災(zāi)》中創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語(yǔ)。在這本書(shū)中，斯蒂芬森將元宇宙描述為一種可操作性更強(qiáng)、信息量更大的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。這種覆蓋為物理現(xiàn)實(shí)提供了一種普遍的、交互式的數(shù)字補(bǔ)充。這個(gè)詞從21世紀(jì)開(kāi)始在科技愛(ài)好者中流行起來(lái)。

最近，馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)等人使用了這個(gè)詞。《紐約客》雜志的凱爾·切卡引用扎克伯格的話稱:“元宇宙是‘一個(gè)你可以在數(shù)字空間中與人共處的虛擬環(huán)境’。這是一個(gè)“嵌入式互聯(lián)網(wǎng)”，你可以置身其中，而不僅僅是看著它。我們相信這將是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的繼承者。

Facebook顯然希望擴(kuò)大其Oculus護(hù)目鏡和廣告的市場(chǎng)，并正在使用元宇宙的比喻，幫助向用戶描述他們可能會(huì)如何購(gòu)物、玩游戲和更浸入式的在線互動(dòng)。

自從斯蒂芬森的書(shū)出版以來(lái)，其他一些術(shù)語(yǔ)也出現(xiàn)了，用來(lái)描述一個(gè)類似的概念。例如，凱文·凱利(Kevin Kelly)在2019年3月《連線》雜志的一篇文章中介紹了他的“鏡像世界”概念“。

在2019年8月增強(qiáng)世界博覽會(huì)上與《福布斯》專欄作家查理·芬克(Charlie Fink)在臺(tái)上討論時(shí)，凱利說(shuō)，“鏡像世界是一幅以數(shù)字形式呈現(xiàn)的一對(duì)一的現(xiàn)實(shí)世界地圖。也就是說(shuō)，在真實(shí)世界的正上方有一個(gè)數(shù)字皮膚，可以用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)顯示出來(lái)。它在相同的規(guī)模和位置，所以它是一個(gè)皮膚?；蛘吣憧梢哉f(shuō)它是鬼魂，或者它以同樣的方式嵌入。在討論中，凱利和芬克都認(rèn)為，鏡像世界可能需要25年的時(shí)間才能完全成為一種通用的、可伸縮的“數(shù)字皮膚”。

二、數(shù)字孿生的想象

更明確地說(shuō)，Kelly和Fink實(shí)際上是在談?wù)摮尸F(xiàn)層或數(shù)字皮膚，作為人、地點(diǎn)、事物和概念的3D表示，以及它們?nèi)绾谓换?。Fink早在一年前就在類似的背景下使用了元宇宙這個(gè)詞。換句話說(shuō)，無(wú)論是鏡像世界還是元宇宙，都是從交互的、互操作的表現(xiàn)形式開(kāi)始的，即所謂的數(shù)字孿生(學(xué)者M(jìn)Ichael Grieves從2002年開(kāi)始在產(chǎn)品生命周期制造環(huán)境中經(jīng)常使用這個(gè)術(shù)語(yǔ))。

目前，有用的數(shù)字孿生像它們所代表的實(shí)體一樣，以有限的、特定目的的方式在應(yīng)用。例如，通用電氣、施耐德電氣和西門子等制造商為燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備創(chuàng)建了數(shù)字孿生，以預(yù)測(cè)每個(gè)產(chǎn)品生命周期中不同時(shí)刻的故障。燃?xì)廨啓C(jī)是為發(fā)電廠設(shè)計(jì)的。這對(duì)數(shù)字孿生體幫助制造商改進(jìn)設(shè)計(jì)。

但長(zhǎng)期的愿景更為廣闊。所有這些公司都有愿景，但仍處于萌芽階段的計(jì)劃，可能會(huì)擴(kuò)大并進(jìn)一步連接使用中的數(shù)字孿生。例如，西門子的工業(yè)知識(shí)圖譜概念(至少已有4年歷史)可以讓許多數(shù)字孿生擁有豐富的關(guān)系和情境化數(shù)據(jù):

一些組織設(shè)想了更大、互動(dòng)更復(fù)雜、更有用的數(shù)字孿生聚合體。例如，英國(guó)數(shù)字建筑中心設(shè)想“如果數(shù)字孿生被開(kāi)發(fā)成可互操作、安全且連通的，那么整個(gè)建筑環(huán)境就會(huì)成為一個(gè)相互連接的系統(tǒng)?！?/p>

當(dāng)政府機(jī)構(gòu)的數(shù)字模型建立和運(yùn)行時(shí)，可以想象的是，作為模型的組合，可以提供這些機(jī)構(gòu)在不同環(huán)境下如何相互作用的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)狀態(tài)的景象。制藥、消費(fèi)品、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)等資產(chǎn)密集型行業(yè)都在努力實(shí)現(xiàn)整個(gè)供應(yīng)鏈的數(shù)字化。不幸的是，大多數(shù)數(shù)據(jù)和知識(shí)管理企業(yè)都不擅長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的數(shù)據(jù)管理。

三 交互式虛擬和增強(qiáng)的數(shù)據(jù)邏輯挑戰(zhàn)

斯蒂芬森、凱利和芬克的愿景是鼓舞人心的，但他們主要是從用戶的角度想象可能性，而沒(méi)有深入探討企業(yè)在將愿景的獨(dú)立組件變成現(xiàn)實(shí)時(shí)所面臨的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)豎井和邏輯擴(kuò)展一直以來(lái)都是規(guī)則，而不是例外，公司管理數(shù)據(jù)和限制邏輯擴(kuò)展的能力甚至不如21世紀(jì)末和21世紀(jì)初智能手機(jī)和移動(dòng)應(yīng)用出現(xiàn)時(shí)。

這對(duì)典型的信息密集型企業(yè)意味著什么?要管理的數(shù)據(jù)庫(kù)多達(dá)10,000多個(gè)，要監(jiān)管數(shù)千個(gè)SaaS和其他訂閱，要監(jiān)管定制代碼和許多操作系統(tǒng)、工具和服務(wù)。這些數(shù)據(jù)分布在多個(gè)云中，并由事實(shí)上的數(shù)據(jù)聯(lián)合企業(yè)控制，每一個(gè)企業(yè)都聲稱控制這些數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼈冊(cè)跀?shù)據(jù)來(lái)源的早期就利用了數(shù)據(jù)。

盡管長(zhǎng)期的趨勢(shì)有助于邏輯和數(shù)據(jù)共享，比如當(dāng)前和未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)，但現(xiàn)在數(shù)據(jù)比以往任何時(shí)候都更加白熱化，其復(fù)雜性正在失控地螺旋上升。

事實(shí)是，這種失控的歷史的、外包的、以應(yīng)用程序?yàn)橹行牡脑茥?，在知識(shí)圖譜和分散的網(wǎng)絡(luò)下，阻礙了我們以數(shù)據(jù)為中心的方式進(jìn)行的工作

四 超越數(shù)據(jù)孤島和代碼擴(kuò)展到共享數(shù)據(jù)和邏輯基礎(chǔ)

你可以想象，要超越學(xué)校40年來(lái)一直在強(qiáng)化的根深蒂固的模式，就需要重新思考“數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)”，需要以更批判性的眼光看待它。首先，需要對(duì)隨處可見(jiàn)的自動(dòng)數(shù)據(jù)集成的說(shuō)法持保留態(tài)度。事實(shí)是，數(shù)據(jù)協(xié)議很難，數(shù)據(jù)集成更難，而互操作性是最難的。 沒(méi)有互操作性就沒(méi)有交互式數(shù)字孿生。

因此，科學(xué)界的數(shù)據(jù)和知識(shí)必須面對(duì)不同層次的困難?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，需要的能力越多，知識(shí)基礎(chǔ)就需要更多的關(guān)心和培養(yǎng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，可以按照以下方式進(jìn)行比較:

?協(xié)議。與兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體或數(shù)據(jù)集的兼容性和一致性；

?集成。整合單個(gè)數(shù)據(jù)集，提供廣泛的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交付；

?互操作性。共享同一語(yǔ)言的不同系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和解釋。這種交換和解釋以一種保存該數(shù)據(jù)的原始上下文的方式發(fā)生。

上面探討了元宇宙或鏡像世界的概念，創(chuàng)建和有效使用元宇宙或鏡像世界的主要障礙是數(shù)據(jù)以及知識(shí)，它是具有支持關(guān)系邏輯的上下文化數(shù)據(jù)的管理。更具體地說(shuō)， 為了更有用和準(zhǔn)確，交互式數(shù)字孿生需要網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的互操作性，而不僅僅是應(yīng)用規(guī)模。

換句話說(shuō)，我們?yōu)楦嗟哪康囊孕碌姆绞缴珊褪褂脭?shù)據(jù)越多，我們就必須在如何大規(guī)模管理它方面更有創(chuàng)造性。 為了使用數(shù)字孿生在元數(shù)據(jù)尺度上管理物理資產(chǎn)，我們需要將數(shù)據(jù)管理擴(kuò)展為資產(chǎn)，通過(guò)對(duì)這些資產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，以便充分表示它們的交互，而不僅僅是靜態(tài)視圖。

五 數(shù)據(jù)治理在元宇宙的應(yīng)用

下面從實(shí)例的角度探討元宇宙/交互式數(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)。讓我們以公用事業(yè)行業(yè)為例。

1公用事業(yè)行業(yè)數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)

公用事業(yè)行業(yè)提供了物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的數(shù)據(jù)收集和雙數(shù)字模擬需求的一個(gè)很好的例子。該行業(yè)必須在各地廣泛生產(chǎn)和分配電力，這是一個(gè)非常資產(chǎn)密集型的環(huán)境。這些資產(chǎn)還往往必須位于受到各種自然災(zāi)害威脅的地方。

這是一個(gè)必須處理混合包遺留的集中公用事業(yè)資產(chǎn)，以及現(xiàn)代的，更加分散的，太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，存儲(chǔ)和分配。來(lái)自許多不同公共天然氣和電力組織的管理人員管理這些資產(chǎn)的組合。

由于該行業(yè)是如此的數(shù)字資產(chǎn)密集型，“一家公用事業(yè)公司很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己擁有數(shù)百甚至數(shù)千個(gè)數(shù)字孿生，每個(gè)數(shù)字孿生都來(lái)自同樣多的系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。通過(guò)將多個(gè)數(shù)字孿生整合到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，準(zhǔn)確通知單個(gè)數(shù)字孿生的復(fù)雜任務(wù)將繼續(xù)被放大。壞數(shù)據(jù)對(duì)這樣一個(gè)系統(tǒng)的影響很容易是驚人的。

2 新的架構(gòu)和數(shù)據(jù)和邏輯

壞數(shù)據(jù)的根本原因通常是糟糕的架構(gòu)設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)本質(zhì)上是狹隘的、過(guò)時(shí)的，沒(méi)有預(yù)見(jiàn)到當(dāng)今的需求規(guī)?；驍?shù)據(jù)連接需求。自從原始計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)得到改進(jìn)，大數(shù)據(jù)處理變得可以負(fù)擔(dān)得起以來(lái)，這一直是我們?cè)跔?zhēng)取的。

當(dāng)我們創(chuàng)建滿足當(dāng)今需求的創(chuàng)新架構(gòu)時(shí)，理想情況下，我們是在系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的幫助下，提供實(shí)現(xiàn)高能力目標(biāo)的手段。在這個(gè)過(guò)程中，我們期望許多其他系統(tǒng)之間的即插即用連接。交互邏輯對(duì)于系統(tǒng)之間的連接至關(guān)重要，您可以想象每個(gè)數(shù)字孿生都構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的交互利用它們之間的即插即用連接。

為了讓這些數(shù)字孿生表示法相互作用，需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)人、地點(diǎn)、事物和想法的可重用描述，以及他們的行為，這些描述必須在邏輯上和語(yǔ)言上都是一致的，并且要同時(shí)具有人類和機(jī)器的可讀性。

知識(shí)圖非常適合于此目的。知識(shí)圖的核心是上下文化的動(dòng)態(tài)模型，它允許以知識(shí)圖、實(shí)例數(shù)據(jù)圖、規(guī)則和事實(shí)的形式豐富和重用數(shù)據(jù)，這些知識(shí)圖可以很容易地相互連接和縮放。

這些知識(shí)圖可以使更大的系統(tǒng)之間的互操作性成為可能?？梢赃@樣想:越來(lái)越多的邏輯以知識(shí)圖的形式結(jié)束，在知識(shí)圖中可以出于互操作性的目的重用它。一旦完成了使圖一致的艱苦工作，就可以將圖和子圖拼接在一起，可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)上下文，而不僅僅是數(shù)據(jù)塊。

3 抽象和基于規(guī)則的交互邏輯進(jìn)入知識(shí)圖譜

人類語(yǔ)言，無(wú)論是涉及單詞、數(shù)字還是數(shù)學(xué)表達(dá)式，都表達(dá)了機(jī)器需要“理解”并用于幫助我們發(fā)現(xiàn)、保存、管理和進(jìn)一步闡明表格數(shù)據(jù)集中典型企業(yè)實(shí)例數(shù)據(jù)中經(jīng)常缺少的上下文的邏輯結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。

架構(gòu)師和建模師對(duì)應(yīng)用程序中的描述性和基于規(guī)則的邏輯進(jìn)行更多的釋放和上下文化，就可以使其具有可重用性，?并將這些邏輯放入更容易訪問(wèn)的知識(shí)圖中，這些知識(shí)圖中還包含相關(guān)的實(shí)例數(shù)據(jù)，那么數(shù)字孿生就會(huì)變得更有用、更具有交互性。

如果我們要構(gòu)建數(shù)字孿生，并創(chuàng)建這個(gè)元宇宙的各個(gè)部分，我們需融合數(shù)據(jù)和邏輯資源，使其具有可發(fā)現(xiàn)、可重用、可訪問(wèn)和動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)，此外還需要提供數(shù)據(jù)科學(xué)家的強(qiáng)大分析資源。