站長資訊網(wǎng)8月24日，第十七屆中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典長三角論壇（IDCC2022長三角論壇）在蘇州希爾頓酒店隆重召開。大會由中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典組委會主辦，中國IDC圈、長三角信息智能創(chuàng)新研究院承辦，眾多行業(yè)學(xué)者、產(chǎn)業(yè)專家、龍頭企業(yè)高管等嘉賓參會，圍繞“打造算力高地，賦能千行百業(yè)”展開探討。
會上，中國信通院規(guī)劃所高級專家楊帆博士帶來了《數(shù)字孿生助力算力產(chǎn)業(yè)升級》的分享。
中國信通院規(guī)劃所高級專家楊帆博士
中國信通院規(guī)劃所主要聚焦在一個重要方向，就是數(shù)字孿生城市的建設(shè)，今天非常高興能有這樣的機會，跟大家就數(shù)字孿生城市對算力的需求和產(chǎn)業(yè)升級的一些想法進行交流。
其實我們是屬于IDC的下游產(chǎn)業(yè)，我們是提需求的，在具體的項目過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，很多數(shù)字孿生的項目到了最后一步方案要評審的時候，經(jīng)常客戶會問，這樣的系統(tǒng)建下來對算力有什么樣的要求？我們在這方面有所涉及有所探索，但是感覺還是不夠?qū)I(yè)，很多的時候是憑技術(shù)人員基于經(jīng)驗進行算力的評估和網(wǎng)絡(luò)的評估，正好今天也有這樣的特別好的機會能跟我們整個IDC產(chǎn)業(yè)相關(guān)的同仁進行交流。
下面主要是從需求的角度談一談數(shù)字孿生這個細分領(lǐng)域?qū)λ懔Γ瑢ξ覀兩嫌蔚男袠I(yè)有什么樣的需求？
數(shù)字孿生是發(fā)展的必然趨勢，而且是高級形態(tài)，現(xiàn)在的數(shù)字化發(fā)展或者叫，最終階段就是數(shù)字孿生。因為本身數(shù)字化的過程就是不斷把物理世界各種各樣的東西搬到虛擬世界，利用算法、算力的優(yōu)勢更好的改造世界，認識世界。
如果大家要理解“數(shù)字孿生”概念，把握住幾個要素。
第一個是精準(zhǔn)映射，把物理世界實體的模型映射到數(shù)字世界當(dāng)中。
第二個就是實時感知，隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，有各種各樣的技術(shù)和手段，把關(guān)于物理實體的屬性和狀態(tài)信息全方位的映射到數(shù)字世界當(dāng)中。
第三，仿真模擬。在充分獲取關(guān)于物理實體的信息之后，就利用各種算法和優(yōu)勢進行物理世界狀態(tài)的預(yù)演分析和判斷，實現(xiàn)智能操控目的，最終達到虛實共生的狀態(tài)。
大家經(jīng)常討論數(shù)字孿生和元宇宙有什么區(qū)別？我們認為，數(shù)字孿生是服務(wù)于現(xiàn)實世界的，服務(wù)于生產(chǎn)生活，更多是ToB的；元宇宙是創(chuàng)造一個和現(xiàn)實世界相比可以有偏離，可以按照自己的想象打造的一個虛擬世界，而且在這個世界中可以重構(gòu)生產(chǎn)關(guān)系社會關(guān)系，更多是ToC的。
隨著技術(shù)不斷升級，從屬性信息、業(yè)務(wù)流程、三圍設(shè)計、狀態(tài)感知、機理模型、智能分析，包括英偉達提出構(gòu)建地圖的數(shù)字孿生，數(shù)字孿生的范圍和程度是在不斷深入的。
下面從數(shù)字技術(shù)體系的角度來看，數(shù)字孿生這個細分行業(yè)對上游的算力需求是怎么樣的。
我們認為數(shù)字孿生的構(gòu)建大概技術(shù)體系是這樣的：
最底層的是各種基礎(chǔ)的建模技術(shù)。這個從上世紀60年代開始發(fā)展，包括面向大空間大尺度的地理信息技術(shù)，還有面向各個行業(yè)的三維設(shè)計技術(shù)，包括建筑的BIM技術(shù)、工業(yè)建模CAD技術(shù)、設(shè)計建模CAID，主要是圖形學(xué)的幾何算法。
再往上是仿真技術(shù)。所有的仿真算法，都是和底層這些模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它本身的構(gòu)造原理緊密相關(guān)的，是基于現(xiàn)有的模型，再疊加數(shù)字模擬技術(shù)進行各種各樣的仿真分析。總的來看在，現(xiàn)在整個領(lǐng)域包括5個方面：流程仿真，結(jié)構(gòu)仿真、流體仿真、電磁仿真、系統(tǒng)仿真。再往上就是可視化的技術(shù)，各種各樣的仿真結(jié)果，當(dāng)需要用一種更形象直觀的角度來進行展示的時候，我們就要把仿真的結(jié)果模型把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)出來，進行形象的展示。但是在展示的過程當(dāng)中很多最本質(zhì)的，關(guān)于結(jié)構(gòu)的或者是屬性會消失，這個時候我們更多的是從是可視的角度進行展示。
主要是有兩個大的技術(shù)路線，一個從WebGL的路線，通過瀏覽器接入，來了解或者是觀看3D模型。第二個就是云渲染技術(shù)，對視效有更高要求的時候才用的，主要是游戲引擎。
再往上就是感知技術(shù)。基于可視化的模型，再和感知手段結(jié)合，就可以構(gòu)建傳統(tǒng)的數(shù)字孿生可視化的應(yīng)用，最后可以賦能各行各業(yè)的發(fā)展。
這個是整體的技術(shù)路線，在這里涉及到了三種不同的算力：
最底層的建模是計算機圖形學(xué)的，主要是涉及的是圖形的算力；再往上仿真過程，很多是高性能的科學(xué)計算，涉及到的是科學(xué)技術(shù)所使用的算力，往上渲染也是圖形的算力需求；同時在技術(shù)層面里面各個分層都會涉及到AI，比如說產(chǎn)生越來越高效越來越自動化的建模工具和方式，AI和仿真技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了物理信息的深度學(xué)習(xí)技術(shù)和工具的產(chǎn)生，還有AI和渲染方式的結(jié)合，AI是貫通的，支撐各層技術(shù)體現(xiàn)的完善和深化，就涉及到大量AI技術(shù)的應(yīng)用。
這三種算力雖然我們傳統(tǒng)理解都是差不多的，但是在具體的要求上不一樣，對應(yīng)的可能是我們傳統(tǒng)用的英偉達的芯片，但是是不同的芯片的型號和類型。
這就是一個以可視化為例，昨天跟同仁交流過程當(dāng)中了解到，其實在數(shù)字中心的行業(yè)也涉及到數(shù)據(jù)中心的數(shù)字孿生的需求，在底層我們利用BIM、CAD或者是傳統(tǒng)的簡單的三維模型實現(xiàn)數(shù)字孿生三維模型的構(gòu)造，再往上根據(jù)數(shù)據(jù)中心使用運維的需求，比如說數(shù)據(jù)中心重點關(guān)注能耗的需求，利用多種多樣的算法，利用工具實現(xiàn)仿真模擬，再往上用三維引擎對模型和算法進行直觀的可視化的展示，這個傳統(tǒng)的我們都用webGL比較多，再往上就可以接入各種各樣的感知設(shè)備，來構(gòu)造一個實現(xiàn)監(jiān)控可視化，或者是資產(chǎn)可視化的需求，構(gòu)造一個完整的數(shù)據(jù)中心的數(shù)字孿生應(yīng)用。
剛剛我們是從技術(shù)體系來看數(shù)字孿生這個行業(yè)對算力的需求，這里我再跟大家交流一下從產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的角度來看這個行業(yè)發(fā)展的痛點，這樣我們也對這個行業(yè)進行了拆分，數(shù)字孿生行業(yè)其實是一個比較細碎的行業(yè)，每一層涉及的核心問題很多，所以企業(yè)和企業(yè)之間大家都有相互來說技術(shù)的壁壘，大多數(shù)通過數(shù)據(jù)的方式避免互通性，這樣保持自己自有的優(yōu)勢，所以我們在建模仿真階段很多時候不互通，這就影響到了數(shù)字孿生的整體銀行的應(yīng)用，我們在實踐過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)建模工具之間不互通，還需要一定的轉(zhuǎn)換，從這個仿真到可視化渲染還需要做大量基礎(chǔ)性的工作，所以這個生態(tài)割裂影響了數(shù)字孿生快速的發(fā)展。
另外是核心技術(shù)缺失，從GPU到建模、到仿真工具引擎都是國外的技術(shù)，我們國內(nèi)大多數(shù)是做應(yīng)用的，利用大家的框架做二次的開發(fā)滿足行業(yè)應(yīng)用的需求，這個肯定會影響到未來我們整個行業(yè)健康的發(fā)展。
我從需求和供給側(cè)兩個角度談一下這個行業(yè)對算力需求的情況。
這兩年我們看到數(shù)字孿生發(fā)展特別快，向各個行業(yè)滲透，國家從政策方面進行了各種各樣政策的引導(dǎo)。數(shù)字孿生的創(chuàng)新技術(shù)、數(shù)字孿生城市、數(shù)字孿生流域，數(shù)字孿生交通等等，基本上各個行業(yè)都在探索數(shù)字孿生該怎么發(fā)展，需求特別旺盛。來自國外的市場調(diào)查公司給出的數(shù)據(jù)也顯示，這兩年行業(yè)增速是非常快的。
另外我們也有對數(shù)據(jù)中心的需求，我們考慮數(shù)字孿生怎么量化？傳統(tǒng)IDC的行業(yè)沒有對細分行業(yè)進行統(tǒng)計評估分析，后來我們就干脆找了一個數(shù)據(jù)從側(cè)面驗證的，英偉達做的GPU芯片三大產(chǎn)品類型的布局，基本上都是和數(shù)字孿生的技術(shù)體系一致的，而且數(shù)據(jù)孿生也不是他布局的重要的業(yè)務(wù)和方向，他的數(shù)據(jù)中心銷售的收入從2020年開始到現(xiàn)在是增長的，即使遇到各種各樣的變化和因素仍然保持增長，相比游戲的收入是巨大的，這樣從側(cè)面證明了數(shù)字孿生對上游的需求。
下面從供給側(cè)的角度看，數(shù)字孿生的算力供給總體有一些不足。
第一個是GPU的算力配置不盡合理。我們在算力布局里是按智能計算的算力和科學(xué)計算的算力劃分，但是智能計算按照圖形計算是不足的。
第二，云渲染算力不足，現(xiàn)在在數(shù)字孿生發(fā)展特別熱的方向，從數(shù)字孿生和交互提出了很多的要求，很多在終端上沒有辦法滿足渲染的業(yè)務(wù)，就借助云端的進行渲染。我們跟一些企業(yè)交流，大家總體的感覺就是行業(yè)發(fā)展很快，但是算力供給不太充足。
第三個是數(shù)字孿生專業(yè)算力服務(wù)缺乏，怎么進行科學(xué)的分析和評估，大家沒有一個系統(tǒng)的方案，大部分憑借經(jīng)驗判斷項目用到多少。
我們看到一個趨勢，供給側(cè)軟硬件一體化解決數(shù)字孿生應(yīng)用的布局，最主要的就是英偉達的布局，剛剛談到行業(yè)發(fā)展的痛點，一個重要的方面割裂，算力的匹配調(diào)配割裂但是現(xiàn)在英偉達從Omnivrse Apps平臺找你，另外還實現(xiàn)各種數(shù)字孿生工具軟件的整合和協(xié)同的作用，我們比較的話就是相當(dāng)于構(gòu)建在通用計算行業(yè)的蘋果。
還有數(shù)字孿生也有很多新的技術(shù)出現(xiàn)，這些新的技術(shù)已經(jīng)帶動了數(shù)字孿生的需求。這里主要是3個行業(yè)內(nèi)發(fā)展的最快的技術(shù)，或者是需求最旺盛大家最看好的技術(shù)。
一個是基于AI的三維重建，有一個專家150張圖片就構(gòu)建了悉尼歌劇院的場景，這個加速了很多場景三維的構(gòu)建，提高了效率，降低了成本，我們對建模行業(yè)的影響比較大。
第二個在終端WebGPU的發(fā)展，WebGL同樣的一個基準(zhǔn)下，它的這種偵率和時間大幅度的降低，如果隨著WebGPU的普及，會進一步在各種終端領(lǐng)域?qū)?shù)字孿生的需求，會帶動GPU的發(fā)展。
第三個是物理信息神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，我們傳統(tǒng)的仿真模擬是基于傳統(tǒng)的科學(xué)計算，但是現(xiàn)在人工智能也在融合，進一步提高智能的仿真模擬算法的效率，因為我們大家知道AI是一種算法能進行預(yù)測，但是內(nèi)部怎么預(yù)測我們不知道，而傳統(tǒng)物理的仿真算法就是基于機理的，就進一步提高對客觀實體的仿真效率，所以供給側(cè)的變化也會極大推動數(shù)字孿生整個行業(yè)的發(fā)展。
最后提幾個建議，也是不太成熟，因為我們也在學(xué)習(xí)，我們對上游，咱們的數(shù)據(jù)中心和算力的行業(yè)是不太熟悉的，我們也是一個學(xué)習(xí)的過程，我們就結(jié)合自己在這個行業(yè)發(fā)展中的問題：
第一、提升算力應(yīng)用和服務(wù)水平。我們認為在算力應(yīng)用方面可能層級還是不夠高，還是需要進一步的來提升我們整個算力服務(wù)的專業(yè)化，更好的支撐數(shù)字亂僧的應(yīng)用。
第二、優(yōu)化數(shù)字孿生相關(guān)算力資源配置。
第三、大力推進國產(chǎn)GPU的發(fā)展，未來生態(tài)越來越強，我們國家現(xiàn)在搞芯片自己里面最缺的是GPU。
第四、推進工業(yè)軟件的突破，基礎(chǔ)的建模仿真軟件當(dāng)中我們是要持續(xù)的深化和做工作的。
這就是我的一些不成熟的觀點，希望和大家能夠進一步的交流，互相學(xué)習(xí)，謝謝大家！
