? ? ??“元宇宙”這個詞最近在媒體上出現得越來越多。這就引出了一個問題，這個詞到底是什么意思?從可行性的角度來看，這個概念實際上意味著什么?最重要的是，像元宇宙這樣的東西出現并獲得應用的前景如何?

? ? ?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《雪災》中創造的一個術語。在這本書中，斯蒂芬森將元宇宙描述為一種可操作性更強、信息量更大的虛擬現實和增強現實。這種覆蓋為物理現實提供了一種普遍的、交互式的數字補充。這個詞從21世紀開始在科技愛好者中流行起來。最近，馬克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)等人使用了這個詞。《紐約客》雜志的凱爾·切卡引用扎克伯格的話稱:“元宇宙是‘一個你可以在數字空間中與人共處的虛擬環境’。這是一個“嵌入式互聯網”，你可以置身其中，而不僅僅是看著它。我們相信這將是移動互聯網的繼承者。? ? ?Facebook顯然希望擴大其Oculus護目鏡和廣告的市場，并正在使用元宇宙的比喻，幫助向用戶描述他們可能會如何購物、玩游戲和更浸入式的在線互動。自從斯蒂芬森的書出版以來，其他一些術語也出現了，用來描述一個類似的概念。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月增強世界博覽會上與《福布斯》專欄作家查理·芬克(Charlie Fink)在臺上討論時，凱利說，“鏡像世界是一幅以數字形式呈現的一對一的現實世界地圖。也就是說，在真實世界的正上方有一個數字皮膚，可以用增強現實技術顯示出來。它在相同的規模和位置，所以它是一個皮膚。或者你可以說它是鬼魂，或者它以同樣的方式嵌入。在討論中，凱利和芬克都認為，鏡像世界可能需要25年的時間才能完全成為一種通用的、可伸縮的“數字皮膚”。

? ? ?二、數字孿生的想象

? ? ?更明確地說，Kelly和Fink實際上是在談論呈現層或數字皮膚，作為人、地點、事物和概念的3D表示，以及它們如何交互。Fink早在一年前就在類似的背景下使用了元宇宙這個詞。換句話說，無論是鏡像世界還是元宇宙，都是從交互的、互操作的表現形式開始的，即所謂的數字孿生(學者MIchael Grieves從2002年開始在產品生命周期制造環境中經常使用這個術語)。目前，有用的數字孿生像它們所代表的實體一樣，以有限的、特定目的的方式在應用。例如，通用電氣、施耐德電氣和西門子等制造商為燃氣輪機等設備創建了數字孿生，以預測每個產品生命周期中不同時刻的故障。燃氣輪機是為發電廠設計的。這對數字孿生體幫助制造商改進設計。但長期的愿景更為廣闊。所有這些公司都有愿景，但仍處于萌芽階段的計劃，可能會擴大并進一步連接使用中的數字孿生。例如，西門子的工業知識圖譜概念(至少已有4年歷史)可以讓許多數字孿生擁有豐富的關系和情境化數據:

? ? ?一些組織設想了更大、互動更復雜、更有用的數字孿生聚合體。例如，英國數字建筑中心設想“如果數字孿生被開發成可互操作、安全且連通的，那么整個建筑環境就會成為一個相互連接的系統。”當政府機構的數字模型建立和運行時，可以想象的是，作為模型的組合，可以提供這些機構在不同環境下如何相互作用的過去、現在和未來狀態的景象。制藥、消費品、交通運輸和農業等資產密集型行業都在努力實現整個供應鏈的數字化。不幸的是，大多數數據和知識管理企業都不擅長網絡規模的數據管理。

? ? ?三 交互式虛擬和增強的數據邏輯挑戰

? ? ?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，而沒有深入探討企業在將愿景的獨立組件變成現實時所面臨的挑戰。數據豎井和邏輯擴展一直以來都是規則，而不是例外，公司管理數據和限制邏輯擴展的能力甚至不如21世紀末和21世紀初智能手機和移動應用出現時。這對典型的信息密集型企業意味著什么?要管理的數據庫多達10,000多個，要監管數千個SaaS和其他訂閱，要監管定制代碼和許多操作系統、工具和服務。這些數據分布在多個云中，并由事實上的數據聯合企業控制，每一個企業都聲稱控制這些數據，因為它們在數據來源的早期就利用了數據。

? ? ?盡管長期的趨勢有助于邏輯和數據共享，比如當前和未來的網絡，但現在數據比以往任何時候都更加白熱化，其復雜性正在失控地螺旋上升。事實是，這種失控的歷史的、外包的、以應用程序為中心的云棧，在知識圖譜和分散的網絡下，阻礙了我們以數據為中心的方式進行的工作

? ? ?四 超越數據孤島和代碼擴展到共享數據和邏輯基礎

? ? ?你可以想象，要超越學校40年來一直在強化的根深蒂固的模式，就需要重新思考“數字生態系統”，需要以更批判性的眼光看待它。首先，需要對隨處可見的自動數據集成的說法持保留態度。事實是，數據協議很難，數據集成更難，而互操作性是最難的。沒有互操作性就沒有交互式數字孿生。因此，科學界的數據和知識必須面對不同層次的困難。可以預見的是，需要的能力越多，知識基礎就需要更多的關心和培養。簡單地說，可以按照以下方式進行比較:?協議。與兩個或多個實體或數據集的兼容性和一致性；?集成。整合單個數據集，提供廣泛的數據訪問和交付；?互操作性。共享同一語言的不同系統之間的實時數據交換和解釋。這種交換和解釋以一種保存該數據的原始上下文的方式發生。上面探討了元宇宙或鏡像世界的概念，創建和有效使用元宇宙或鏡像世界的主要障礙是數據以及知識，它是具有支持關系邏輯的上下文化數據的管理。更具體地說，為了更有用和準確，交互式數字孿生需要網絡規模的互操作性，而不僅僅是應用規模。換句話說，我們為更多的目的以新的方式生成和使用數據越多，我們就必須在如何大規模管理它方面更有創造性。為了使用數字孿生在元數據尺度上管理物理資產，我們需要將數據管理擴展為資產，通過對這些資產進行動態建模，以便充分表示它們的交互，而不僅僅是靜態視圖。

? ? ?五 數據治理在元宇宙的應用

? ? ?下面從實例的角度探討元宇宙/交互式數字孿生數據管理的挑戰。讓我們以公用事業行業為例。

? ? ?1公用事業行業數字孿生中數據管理的挑戰

? ? ?公用事業行業提供了物聯網規模的數據收集和雙數字模擬需求的一個很好的例子。該行業必須在各地廣泛生產和分配電力，這是一個非常資產密集型的環境。這些資產還往往必須位于受到各種自然災害威脅的地方。這是一個必須處理混合包遺留的集中公用事業資產，以及現代的，更加分散的，太陽能和風能發電，存儲和分配。來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的組合。由于該行業是如此的數字資產密集型，“一家公用事業公司很快就會發現自己擁有數百甚至數千個數字孿生，每個數字孿生都來自同樣多的系統和物聯網設備。通過將多個數字孿生整合到一個網絡中，準確通知單個數字孿生的復雜任務將繼續被放大。壞數據對這樣一個系統的影響很容易是驚人的。

? ? ?2 新的架構和數據和邏輯

? ? ?壞數據的根本原因通常是糟糕的架構設計，這些設計本質上是狹隘的、過時的，沒有預見到當今的需求規模或數據連接需求。自從原始計算、網絡和存儲得到改進，大數據處理變得可以負擔得起以來，這一直是我們在爭取的。當我們創建滿足當今需求的創新架構時，理想情況下，我們是在系統級設計的幫助下，提供實現高能力目標的手段。在這個過程中，我們期望許多其他系統之間的即插即用連接。交互邏輯對于系統之間的連接至關重要，您可以想象每個數字孿生都構成一個系統，系統之間的交互利用它們之間的即插即用連接。為了讓這些數字孿生表示法相互作用，需要創建對人、地點、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言上都是一致的，并且要同時具有人類和機器的可讀性。知識圖非常適合于此目的。知識圖的核心是上下文化的動態模型，它允許以知識圖、實例數據圖、規則和事實的形式豐富和重用數據，這些知識圖可以很容易地相互連接和縮放。這些知識圖可以使更大的系統之間的互操作性成為可能。可以這樣想:越來越多的邏輯以知識圖的形式結束，在知識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，可以創建數據上下文，而不僅僅是數據塊。

? ? ?3 抽象和基于規則的交互邏輯進入知識圖譜

? ? ?人類語言，無論是涉及單詞、數字還是數學表達式，都表達了機器需要“理解”并用于幫助我們發現、保存、管理和進一步闡明表格數據集中典型企業實例數據中經常缺少的上下文的邏輯結構的問題。架構師和建模師對應用程序中的描述性和基于規則的邏輯進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的知識圖中，這些知識圖中還包含相關的實例數據，那么數字孿生就會變得更有用、更具有交互性。

? ? ?如果我們要構建數字孿生，并創建這個元宇宙的各個部分，我們需融合數據和邏輯資源，使其具有可發現、可重用、可訪問和動態的特點，此外還需要提供數據科學家的強大分析資源。