數(shù)字孿生：通向零成本試錯之路

本文根據(jù)阿里研究院副院長安筱鵬博士在1月13日"星系2020、預(yù)見2030—新經(jīng)濟朝陽跨年會"上的演講整理。

未來十年，信息通信技術(shù)發(fā)展及數(shù)字化轉(zhuǎn)型重要的主題是，如何重建數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。

1、未來十年，企業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)是，如何面對消費者主權(quán)崛起

回望過去的100多年，整個工業(yè)經(jīng)濟最重要的一個標(biāo)志是規(guī)?；a(chǎn)、福特式生產(chǎn)。福特有句名言，"不管消費者需要什么，我只有黑色"。在這100多年間，工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、管理界不斷研究探討規(guī)模經(jīng)濟背景下，如何提高生產(chǎn)的成本、質(zhì)量、效率和交期。今天及未來，企業(yè)面對的最大的挑戰(zhàn)是消費者主權(quán)的崛起，我們每一個消費者的意愿都可以充分地表達、聚合，并廣泛參與并深刻地影響整個供給體系。

面向未來，企業(yè)如何面對消費者主權(quán)崛起的重要挑戰(zhàn)，企業(yè)能否適時、精準(zhǔn)響應(yīng)消費者需求，正成為企業(yè)核心競爭力的重要組成部分。歐萊雅中國總裁兼首席執(zhí)行官 Fabrice Megarbane曾講到，22年前，歐萊雅進入中國時美妝行業(yè)面對的是“千人一面”，而今天則是“一人千面”。對于化妝品企業(yè)來說，能不能做到“一人千面”是其核心競爭力的重要標(biāo)志。

2、全球邁向信息技術(shù)體系架構(gòu)大遷移時代

今天，我們看到整個的商業(yè)世界變得復(fù)雜，這種復(fù)雜來自消費者需求的碎片化、場景化，來自產(chǎn)品本身的變得越來越復(fù)雜，來自供應(yīng)鏈體系的復(fù)雜性。傳統(tǒng)的機械設(shè)備，不斷加載了通信模塊、CPU、存儲、上億行軟件代碼，產(chǎn)品變得越來越復(fù)雜。面對復(fù)雜的商業(yè)場景，在過往二三十年所構(gòu)建的傳統(tǒng)IT架構(gòu)及解決方案，越來越難以適應(yīng)商業(yè)系統(tǒng)的復(fù)雜性，越來越難以快速地對需求的碎片化、實時化做出精準(zhǔn)的、科學(xué)的、實時的、低成本的響應(yīng)。

基于云計算、邊緣計算、IoT的新技術(shù)新架構(gòu)，正在構(gòu)建面向復(fù)雜商業(yè)世界的新解決方案，一個新的數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施正在興起。這個數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，是把原有的基于計算存儲的資源不斷遷移到云平臺上，把原有孤立的、分散的業(yè)務(wù)系統(tǒng)打碎，重新構(gòu)建在基于云計算及中臺體系上，包括數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務(wù)中臺、IoT中臺，各種各樣SaaS化的應(yīng)用軟件，可以形成面向角色、面向場景、響應(yīng)需求的解決方案。

3、智能技術(shù)群的“核聚變”推動新型數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施重構(gòu)

新型數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施是由什么樣的技術(shù)構(gòu)成的呢？5G、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、AI、數(shù)字孿生、邊緣計算。事實上，這些技術(shù)并不是在一個平臺上。任何單一的技術(shù)在這場變革中都不可能完成某種功能，新的技術(shù)架構(gòu)體系需要多種技術(shù)的組合，這是智能技術(shù)群落的一場"核聚變"，它們正在構(gòu)建新型的數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。MEMS傳感器和IoT可以收集更多的數(shù)據(jù)，5G更加高效、低成本、低延時傳輸各種運動設(shè)備，人工智能、數(shù)字孿生、云計算、邊緣計算，都以不同的角色發(fā)揮作用。

這些技術(shù)都扮演了什么樣的角色？今天可以把所有信息通信技術(shù)的邏輯放在數(shù)據(jù)+算力+算法的體系中，去看它對未來數(shù)字化轉(zhuǎn)型的價值。數(shù)字化轉(zhuǎn)型本質(zhì)是兩個革命：工具革命和決策革命。傳統(tǒng)機器設(shè)備不斷被智能化，成為智能工具。同時，信息技術(shù)的價值在于把正確的數(shù)據(jù)、在正確的時間、以正確的方式，傳遞給正確的人和機器，以優(yōu)化資源配置的效率。無論IoT、云計算，數(shù)字孿生互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，最終是要為企業(yè)決策提供數(shù)據(jù)。我們正在進入數(shù)據(jù)+算力+算法定義的新世界。

就數(shù)據(jù)而言，今天我們每天基于大量的攝像頭、MEMS傳感器各種設(shè)備，以及基于互聯(lián)網(wǎng)不斷產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。就算力而言，今天的計算正在演變成基于云計算、邊緣計算、泛在計算的復(fù)雜體系，智能手表、智能運動鞋、無人駕駛汽車都會各種計算，無所不在的計算體系正形成，云計算+邊緣計算+移動計算，將構(gòu)建今天計算體系的新架構(gòu)。算法是對物理世界運行規(guī)則的邏輯化、代碼化，這種規(guī)則包括物理的、化學(xué)的、生物的，也包括業(yè)務(wù)流程化的各種規(guī)律。在數(shù)據(jù)+算力+算法的體系中，“+”就是5G、NB-IoT、時間敏感網(wǎng)等各種新網(wǎng)絡(luò)體系，各種各樣能夠把數(shù)據(jù)、算力、算法連起來的一套體系。

數(shù)據(jù)+算力+算法正在構(gòu)建一個數(shù)字孿生的新世界，這個世界對于我們有什么的價值？

4、創(chuàng)新是一個持續(xù)試錯的過程

數(shù)字孿生對于創(chuàng)新的意義重大。

什么是創(chuàng)新？我們對創(chuàng)新有很多種解釋，從某種意義上來講，創(chuàng)新就是試錯。我們要開發(fā)一架飛機、一輛汽車、一部手機，要發(fā)明一個電燈泡，都會有各種各樣的技術(shù)的解決方案，這些解決方案都是在試錯的過程中不斷去完善的。汽車需要做多次碰撞試驗，飛機要做幾萬小時的風(fēng)洞實驗，安全性才能夠達到最終的要求。這些本質(zhì)上都是不斷試錯的過程，工藝路線試錯，研發(fā)設(shè)計試錯，制造加工試錯等等。如何制造加工，選用什么材料，采用什么工藝，加工溫度是多少，采用什么氣體，等等，都是一個個不斷試錯的過程。質(zhì)量有一個爬坡期，在質(zhì)量的爬坡期，從60%的成品率提高到99%的成品率的背后，是一個試錯的過程。

客戶需求的判斷分析，也是一個試錯的過程。開發(fā)了一輛汽車、一架飛機、一件衣服、一個手機，還有食品、化妝品等等，這些產(chǎn)品是不是客戶所需要的，需要我們不斷地去派樣，先讓客戶體驗一下，客戶認(rèn)可之后，再大規(guī)模地生產(chǎn)。過去的服裝是大規(guī)模生產(chǎn)，百萬件甚至上千萬件地生產(chǎn)，今天的服裝生產(chǎn)是小批量定制的模式，這些從本質(zhì)上看都是企業(yè)對客戶需求的一種試錯過程。過去都是要把衣服、汽車等產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)出來讓客戶試用，然后再判斷是不是符合客戶的需求。此外，還有商業(yè)模式的試錯，我們在探索商業(yè)模式的過程中，也是一個不斷試錯的過程，然后不斷地去迭代，找到一個最優(yōu)的模式。

5、通向零成本試錯之路：構(gòu)建數(shù)字孿生世界

今天，企業(yè)、國家之間的競爭不僅僅是創(chuàng)新能力的競爭，也是創(chuàng)新效率的競爭。市場上的成功不僅僅是能不能開發(fā)設(shè)計生產(chǎn)出來某種新產(chǎn)品，而是能不能高效率、低成本、快速地推出市場需要的產(chǎn)品。

創(chuàng)新是一個試錯的過程，那把創(chuàng)新跟數(shù)字孿生放在一起來看時，數(shù)字孿生的價值是什么呢？數(shù)字孿生的價值，就是找到了一條零成本試錯之路。事實上，零成本永遠不可能實現(xiàn)，就像零庫存永遠不可能實現(xiàn)一樣，它背后傳遞的是一種理念。1953年日本豐田公司提出高質(zhì)量、低庫存的生產(chǎn)方式——及時生產(chǎn)JIT（just in time），豐田生產(chǎn)模式的及時生產(chǎn)、精益生產(chǎn)的理念核心關(guān)鍵詞就是零庫存。企業(yè)能實現(xiàn)零庫存嗎？也許不可能真正實現(xiàn)零庫存，但企業(yè)可以不斷地去逼近零庫存這樣一個理想狀態(tài)。對于一個企業(yè)來說，試錯總是有成本的，但是今天有了一種新的方法論，這個方法論就叫做數(shù)字孿生，可以把試錯的成本降到最低，不斷地去逼近零成本。

數(shù)據(jù)+算力+算法，連接起來作為一種信息基礎(chǔ)設(shè)施，或者把它定義為數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，它有什么價值？它在做一件事情，無論芯片、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算，都在數(shù)字孿生的虛擬世界中描述現(xiàn)實的物理世界，在此基礎(chǔ)上，持續(xù)診斷、預(yù)測、決策，找到一條通向零成本試錯之路。

達索科學(xué)家說達索不是軟件公司，而是科技公司。達索的科學(xué)家給我們講心臟的構(gòu)造，心臟中某一塊肌肉的拉力極限是多少？心肌細胞電脈沖的規(guī)律是什么？達索與全球最頂級的醫(yī)學(xué)院合作研究心臟的規(guī)律，基于此來構(gòu)造虛擬世界中的數(shù)字心臟。這個數(shù)字心臟有什么價值呢？它可以縮短醫(yī)療器械研發(fā)生產(chǎn)周期，可以快速通過設(shè)備驗證，可以提高實習(xí)醫(yī)生的學(xué)習(xí)效率，可以提高醫(yī)生手術(shù)的質(zhì)量。

這套方法論，不僅在醫(yī)療上，在經(jīng)濟社會各領(lǐng)域正在成為一種現(xiàn)實，我們稱之為數(shù)字孿生的世界。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算正在描繪一張藍圖，雖然現(xiàn)在看不清楚長什么樣子，星星點點、模模糊糊的，但是可以預(yù)測未來，所有這些技術(shù)都在虛擬世界重構(gòu)物理世界。

過去開發(fā)一輛新汽車，需要做30次碰撞試驗，今天只需要做一次，明天可能一次也不要了；過去要碰撞、再設(shè)計、再制造、再碰撞，反復(fù)迭代周期很長。今天，人們可以在虛擬世界仿真。

過去研制一架飛機需要上萬小時風(fēng)洞實驗，現(xiàn)在風(fēng)洞實驗可以減少很多；過去飛機從立項到首飛需要近20年，現(xiàn)在只需要10年。

過去設(shè)計生產(chǎn)火車，需要把火車生產(chǎn)出來，在京滬線上跑起來進行；今天可以通過虛擬高速列車在虛擬的京滬線上跑起來，測量不同的時速下高鐵的電流、電壓，穩(wěn)定性、安全性、可靠性，以及每個座位上的噪音。在此基礎(chǔ)上快速地迭代產(chǎn)品的研究周期，提高研發(fā)效率。

馬斯克的SpaceX公司將火箭發(fā)射成本已經(jīng)降低到傳統(tǒng)商業(yè)發(fā)射公司1/10以下，在數(shù)字世界重構(gòu)火箭研發(fā)新體系發(fā)揮了重要作用?；鸺兄平^大部分成本都耗費在試車過程中，火箭發(fā)動機研制75%成本在“試驗、失敗、修改”，SpaceX公司通過仿真技術(shù)，一方面替代大量傳統(tǒng)實物試驗，提高研制效率、降低成本；另一方面，創(chuàng)新研制新方法，如通過仿真分析成功采用機械冷分離，替代傳統(tǒng)爆炸式熱分離。為了滿足仿真需要SpaceX公司甚至自己開發(fā)計算流體力學(xué)仿真軟件（CFD）。

2018年阿里天貓平臺上的新品5000多萬，2019年發(fā)展到有上億新品。3C產(chǎn)品新品從一年上新一次到每年上新兩次以上，美妝從每年上新一次到每月上新一款旗艦商品，個人護膚上新從18-24個月縮短到9個月，電器從2-3年上新到每年上新兩次。其背后在于天貓與品牌廠商合作，構(gòu)建了一套在數(shù)字世界中模擬消費者對產(chǎn)品評估、評價、反饋的新機制，大大提高了新產(chǎn)品的研發(fā)效率。無論是3C、美妝、個人護膚品、電器、服裝等很多產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)效率大幅提高，他們內(nèi)在的邏輯跟飛機、汽車開發(fā)機制是一樣的。

數(shù)字建筑也正沿著這個方向去演進。今天，人們可以把城市通過虛擬化的方式在數(shù)字孿生世界中呈現(xiàn)出來，每一個建筑、每一個房間、每一個通風(fēng)口都可以在數(shù)字孿生的世界呈現(xiàn)、展示、模擬、優(yōu)化。未來10年，如果圍繞數(shù)字化轉(zhuǎn)型做一件事情，那就是重構(gòu)一個新的數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，在這個基礎(chǔ)之上，構(gòu)造數(shù)字孿生的世界。

當(dāng)今數(shù)字孿生的世界還是碎片化的、靜態(tài)的，未來一定是動態(tài)的，實現(xiàn)物理世界與賽博空間數(shù)據(jù)實時互動，把來自物理世界的數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)字孿生世界，數(shù)字世界快速優(yōu)化、反饋，服務(wù)于交通、制造、建筑、醫(yī)療等方方面面。

6、人類社會認(rèn)識客觀世界的四種方法論

這場數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的重構(gòu)，對整個社會帶來了什么？它構(gòu)造了一種新的認(rèn)識和改造世界的方法論。

首先是理論推理。在過往的幾百年間，人類進步依賴于天才科學(xué)家牛頓、愛因斯坦等，他們通過抽象、歸納、數(shù)學(xué)，去認(rèn)識發(fā)現(xiàn)這個世界的規(guī)律。

二是實驗驗證。100多年前，愛迪生為了發(fā)明電燈，采用了各種各樣的材料，在幾千種材料不斷試錯，發(fā)現(xiàn)最好的發(fā)光材料，這是試驗驗證方法論來認(rèn)識世界。這種方法論今天仍然是我們認(rèn)識世界的重要方法。

三是模擬擇優(yōu)。今天有了軟件、IoT、5G、人工智能這些新技術(shù)，我們在構(gòu)造一個新的改造和認(rèn)識世界的方法論，這就是模擬擇優(yōu)。在一個虛擬的世界中去還原、優(yōu)化物理世界所發(fā)生的事情。

四是大數(shù)據(jù)分析，模擬擇優(yōu)是一種基于機理模型的分析，大數(shù)據(jù)更多是基于相關(guān)性的分析。

數(shù)字商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的變化，對整個經(jīng)濟社會帶來的影響才剛剛開始，未來還有更廣闊的空間。

責(zé)編：斌卡（轉(zhuǎn)載及媒體合作請后臺聯(lián)系小編）

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