杨学山：未来是数字孪生的视界
近日，工信部原副部长，北京大学兼职教授杨学山在为《互联网+时代的数字化转型》一书写的序言中指出，数字化转型的目的地或目标场景就是数字双生子（digital twin，注：小编看来，似乎翻译成“数字孪生”更准确），“互联网+”与数字化转型，是走向智能时代的最直接的实践。本文来自：时间链上的轻店（ID:secawang），由《走向智能论坛》微信公众号推荐阅读。
杨学山：未来是数字双生子的视界
工信部原副部长、北京大学兼职教授杨学山（图片来自网络）
《互联网+时代的数字化转型》一书是CIO班学员的作品再次结集出版。这是来自不同领域的、不同工作岗位的数字化转型实践者的系统总结或理论思考。数字化是走向未来的本质特征，互联网是驱动转型的轮子。如何实现数字化转型，是理论和实践均未成熟的领域。他山之石，可以攻玉，思考和交流是成长的不二法门，也正是CIO同学教学相长的比较优势所在。
人类对物理规律研究的成功，为工业革命的产生和发展奠定了坚实的理论基础。70多年前的信息革命，本质上是信息处理能力的革命，是对符号处理的进展，不是对语义的处理，不是基于对信息本身的理解。如果类比于工业革命，科学技术只是对信息能力的“能量”部分取得了卓越的进展，但对信息能力的“材料”部分进展甚微，这也是“人工智能没有理论基础”这个结论的根源。互联网、传感器、移动智能终端的发展，信息的数量急剧增长，数据的作用日益显著，对“材料”的认识一条腿短的特征显示了出来。
成功实现数字化转型，要求加快提升对“材料”的认识，以实现更加有效地处理“材料”，使信息革命的“材料”和“能量”两个轮子匹配起来。从一个机构或企业的角度看数字化转型，它的目的地在哪儿？能否勾画出目标场景？如果一个企业、一个机构太大，缩小到一个具体的工艺过程、一条生产线、一个管理流程、一个生产部件的供应链，数字化转型的目的地在哪里？
目的地或目标场景就是这个特定的具体的工艺过程、生产线、管理流程、生产部件的供应链的数字双生子（digital twin）。这个双生子不仅是该物理存在的数字复制品，更是引导物理行为优化、高效的大脑，是该物理系统再生产的基因。如同生物体的基因决定着生命的遗传和发育。
这个双生子长什么模样？以一条生产线为例，作为最终结果的数字双生子，应该是对这条生产线上的物、工艺过程、控制指令及三者之间的关系在最小颗粒度基础上的完整、精准描述。最小颗粒度以目的为前提。如生产线上的加工设备，如果只是维护的目的，那就描述到维护需要的最小颗粒，如各个部件的功能、连接方式、规格，或者说将维护手册的所有内容描述出来，并将这条生产线所有加工过程及控制软件的关系表述出来，这就是一种关系描述。如果是生产该设备的，则要描述到材料构成与属性、设备的详细功能要求，全部设计文档，全部制造过程的每一个工艺要求、维护手册、使用手册等等。工艺过程则要包括所有人的操作、机械动作、物料的移动、部件规格与编号、加工者（或设备）、前后道关系、工艺过程每一个动作的精细描述、与质量相关的参数，特别是人的诀窍。在自动化生产线，控制指令的描述最成熟，因为已经构成程序，描述只需要增加与加工的具体产品如何控制的描述，也就是一种对应关系的描述。手工作业的控制指令本质上并不复杂，因为人在操作，但全面、精准、不同材料或产品的特殊操作行为的描述，就有相当的难度。但通过工具、视像资料、多人核对、模拟试错等方式，几乎所有人的操作，包括十分细致的差异，是可以精准、全面描述出来的。
如果我们将数字双生子的描述对象划分到足够小，或者将自动化、智能化的对象划分到足够小，本书的每一位作者都有能力将其构建起来。而复杂的对象只需要通过合理的分解，再科学地组合起来，处置好重复部分，描述好新增的联系，就可以一步步完成上述生产线、管理或物流过程的数字化双生子，或者将自动化、智能化的过程实现了。
将所有描述单元与该生产线具体的物品、过程、控制连接起来，这些描述单元的数据不再是符号，而是语义。实际上，自动化生产线上信息流，从感知开始就是语义的，传感器到逻辑控制单元的处理，再到生产执行系统的处理，看起来处理的是符号，本质上处理的是语义，只有与生产控制需求相关的才会感知，否则视而不见；控制系统只处理与生产过程状态的判断和调整相关的信息，否则，视而不见；每一个信息都表示生产线的一个特定状态或控制的特定操作。基于语义的处理必然是在需要执行控制的节点上，所以边缘计算成为语义处理的内在含义，也是所有自动化系统的内在要求。数字双生子的外在是全面精准的描述，内含是对一个事物基于语义的理解。
任何一个具体的制造过程中的一个环节的数字双生子，就是拙作《论信息》中的关于该事物的显性完备信息结构。
实现目标场景，是一个渐进的过程。根据阶段目标，界定系统边界、构成要素和相互关系，界定物、流程、关系的颗粒度。无论是制造过程、物流还是管理过程，实际上这几十年的信息化过程，就是在构建不同颗粒度、不同对象和不同范围的数字双生子的毛坯。将以前的成果，包括管理的成果，作为下一步的基础。这也是本书中好几位作者在不同角度解释数字化转型中谈到的课题。
在走向智能时代的洪流中，产业部门是所有领域最成熟、贡献最多的领域，其路径最符合对象的发展规律，也是真正站在几千年人类积累的知识和经验之上的成果。相信人工智能的理论将产生于产业领域，尤其是制造业，而不是其它。
“互联网+”与数字化转型，是走向智能时代的最直接的实践。相信本书的作者和读者，能从这样的维度继续思考、实践，在这个伟大的历史进程中不断迸发思想的火花，站在时代的最前沿。
是以为序。
杨学山
2017年11月5日
作者简介：
杨学山——工信部原副部长，北京大学兼职教授
声 明
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