说到元宇宙的底层技术，就不能不提Unity。要论打造虚拟世界，Unity是当仁不让的老大，全球75%的游戏都是基于Unity引擎创建的。

但元宇宙不止虚拟世界，它还是现实世界的映射，换句话说就是，用数字孪生技术将现实世界复刻进虚拟世界。在数字孪生技术上，目前全球暂时只有两家公司能一争高下：一家是英伟达，去年推出了omniverse；另一家就是Unity。

Unity在中国也已经有了一些应用案例，比如上海国际汽车城将100平方公里的城市道路静态数据，以及真实环境下的车辆行人动态数据都放进Unity，打造了一个自动驾驶虚拟仿真平台，供各种自动驾驶汽车进行测试和培训；

海尔用Unity打造了一条数字孪生生产线，工人可以在虚拟生产线上进行操作，远程操控物理产线。排产的时候，可以先在虚拟产线上进行规划，验证成功后，再对物理产线进行排产，大大提高了生产效率。

那么，数字孪生技术究竟是怎么实现的？Unity是如何跨越虚拟和现实，从游戏走向工业等领域？它的数字孪生技术跟英伟达的Omniverse有什么不同？Unity又是如何理解元宇宙的？

最近我跟Unity大中华区工业产品和解决方案负责人陈䘵博士好好聊了聊，一起来听听他的观点。

数字孪生是怎么实现的？

一起备考：打造一个数字孪生体究竟是一个什么样的过程？我们为什么需要数字孪生？

陈䘵：数字孪生一般会在两个阶段起作用：没有对应实体的阶段，以及有了对应实体的阶段。

在工业场景下，我们在大规模制造生产之前，通常都需要先构造一个原型体或者样机，用来辅助我们做设计或者研发。比如做一个机器，通常要先生产一个样机，然后在这个硬件里写上程序，看它怎么动，直调到合适为止。但这样做会有两个问题，第一，要等样机硬件做出来之后才能写软件；第二，调试软件可能把硬件调坏，这样成本就高了。

通常的解决办法是，先做一个虚拟的机器，也就是这个机器的数字孪生，我们可以在电脑上基于虚拟的机器去开发软件，然后在电脑的虚拟环境中去验证它，没问题了，才生产机器，等机器生产出来之后再把软件跟它对接上，这样就大大减少了开发的周期和成本，也不浪费。这就是在没有对应实体的阶段。

第二个阶段是当这个机器被实际生产制造出来之后，我们可以把之前的数字孪生拿过来，当然如果之前没有的话也可以重新做一个，把虚拟的机器和真实机器的信号和数据做连接，让虚拟机器有跟物理机器保持一样的状态和动作，这样我们可以通过访问这个虚拟机器，获得物理机器的数据和状态，这是孪生的第一个层次，以信息显示获取为主。

我们还可以更进一步。既然我们有了数据，就可以对这个数据进行分析，比如根据它过去的状态预测出未来哪个地方有可能坏，哪些地方需要做调整。对于需要调整的，我们可以在虚拟机器上先进行模拟调整，看看效果怎么样，验证完了之后再用到真实的机器上了，这样就可以不用停工，也不会对真实机械造成损害。这就是第二步，模拟仿真。

其实数字孪生的应用最早可以追溯到上世纪中美国的阿波罗计划，一直以来数字孪生的技术主要是用于比较高端的制造业，比如做一个飞机或者导弹，因为生产成本很高，一定需要有一个虚拟数字系统来帮忙。而之前普通的制造业因为生产流程自动化和信息化程度都很低，对于数字化方面并未形成规模化需求，同时也无法承担数字孪生技术的成本。

但到了工业4.0，特别是柔性生产线被越来越多使用的今天，它就变得很重要了。第一，柔性产线具有极高的自动化程度，并且可以满足定制化生产的需要，甚至可以在一条产线上生产出不同的产品。这个时候，虚拟产线，或者说数字孪生，就变得重要了。

你也可以理解为，过去高端制造业的需求下沉了。

一起备考：数字孪生技术在下沉的过程中经历了什么样的发展？Unity是怎么抓住这个机会的？

陈䘵：应该这么说，数字孪生不是一个单一技术，它是很多技术的集合。

做导弹之类的高端制造，一定是在计算机里先建立一个数字模型，但它不是一个通用的工具，而是专门为它开发的一套系统软件，因为导弹实在太贵了。

随着工业化对数字孪生的需求越来越多，首先面临的问题是，怎么降低成本。开发一套软件就大几百万上千万，但我卖的产品可能就几百块钱，所以需要用更低的成本去做数字孪生。

其次，用的人多了，定制化要求很高。比如每个工厂用的MES、ERP等等软件都不一样，大家的数据协议、算法模型也不一样。还有就是要跟VR/AR、移动计算、人工智能等新技术结合起来。

这些都是传统的高端数字孪生方案不能满足的，这正好给Unity这样的“野蛮人”提供了机会。我们的创作平台是跨领域发展而来的，所以无形中摊薄了成本。而且我们并不是给你一套数字孪生系统，而是给你提供一套让你自己可以搭建数字孪生系统的工具。

一起备考：Unity毕竟是做游戏影视内容的虚拟三维引擎，虚构的内容可以天马行空，但在工业领域是要实实在能运作的，从游戏引擎到数字孪生，这中间的差距有多远？Unity究竟如何完成这个跨越的？

陈䘵：实时三维渲染是Unity的基础，当然要支持工业的需求，需要对我们的能力进行升级或者说扩展。

无论做何种孪生，数字孪生都要解决三个问题：

第一，怎么解决静态信息的问题。不管是栋楼还是个机器，先要把它的几何数据、材质数据导进来，这是基本的要求。做游戏可以天马行空，把我脑子里想的做出来，但工业的目标是要把现实中的那些信息数字化，导入电脑里，所以就要做真实数据的采集，不管是用扫描还是激光雷达也好，或者其它手段，我们得先支持这些数据的导入和集成。

同时，我们要支持CAD、BIM这些数据的导入和转化，因为这些实体本身就是基于这些软件来设计并制造的，我们要把这些专业软件产生的数据转到Unity，变成Unity可读、可渲染、可复用的数据，从而保证这个虚拟模型跟真实物体是一一对应的，而不只是用美术的方法重新建了个模。

更重要的是，这个导入数据的过程要尽可能自动化。工业不像游戏，游戏可以花几百个人用好几年时间，做一个很牛逼的场景，但工业一是数据很大，二是数据经常变，希望尽可能自动化地完成数据的导入。

导入数据之后，你就有了一个静态可看的虚拟模型，但这只是第一步。

第二，这个模型要能动，而且它不是随便乱动的，它是要满足一定的物理规律。所以你要把真实物体动的规律抽象出来，然后在Unity中做一个表达。

有些模拟很简单，比如机器的运转、物体的摆放，Unity的能力就可以做。但也有一些模拟很复杂，比如弹性的物体、水，包括化工系统的模拟，要用到一些高级的第三方软件。这些数据模拟出来后接入到Unity中，这个模型就动起来了。

第三个问题，我们还要保证这个虚拟的模型能交互，并且动得跟真的一样。我们要能在任何地方都能访问这个虚拟模型，无论是用电脑浏览器，还是用手机，或者用VR 、AR，并支持多人协同。它要能接受来自真实世界的信号，用它来驱动内部的运转，跟真实世界保持一致。

以上是数字孪生必需的三个模块，在这个基础之上，可以有多种多样的应用，比如智慧城市、或者数字工厂。Unity不是给你搭建一个数字孪生系统，而是提供一些供你搭建数字孪生系统的工具。就像积木一样，我们提供一些套件给你，你们自己搭建。

比如在跟海尔合作的数字孪生生产线工具，有很多开发工具是不需要写代码的，可能通过拖拖拽拽的形式，就可以完成了。

一起备考：所谓的低代码吗？

陈䘵：没错。从高一些的维度来说，Unity在工业领域做了两件事：一是将真实世界和虚拟世界打通。二就是创作民主化，我们希望不断降低做数字孪生的门槛，低代码或者无代码化就是实现创作民主化的重要方式。

以前做数字孪生是很专业的事情，你要了解太多技术，比如文件格式，协议，你要懂很多东西才能开发这么一套很专业的系统。但现在通过Unity，你要干的事情很少，你可能是一个电气工程师或者机械工程师，甚至原来是个市场营销人员，但你可以通过Unity提供的工具，通过低代码甚至无代码的方式，就可以构建在你那个领域要的数字孪生应用。

如何从游戏走向工业？

一起备考：作为一个提供数字孪生搭建工具的平台，Unity的核心技术是什么？

陈䘵：Unity的核心技术就是构建实时可交互的3D应用。

游戏就是实时可交互的3D应用。电影、动画、广告也是3D的，非常逼真，但它不能交互。而数字孪生是一种可交互的3D应用，首先因为物理世界本身就是3D的，其次它要和真实世界获得同步的响应。

所以说Unity天生就和数字孪生有很强的绑定关系，它是我们基础能力的延伸，当然我们需要兼容工业的标准，工业的数据格式、工业的协议规范、上下游的软件等。

就算我们不延伸，用Unity也可以做数字孪生，只不过会更复杂，很多事情你得手动，或者自己写代码去实现。

而我们发现了大家的通用需求后，做了很多事情来提高大家用Unity做数字孪生的效率。

但是从底层能力来讲。Unity就是一个实时3D引擎，它就是数字孪生的基础。

一起备考：Unity的转型是从什么时候开始的？

陈䘵：大概2016、2017年，我们发现一些非游戏用户也开始购买Unity的license去做各种各样的数字化应用。

其实这个趋势的发生有很多内在原因：第一，工业需要数字化。第二，随着人机交互设备和算力的提升，整个互联网上的内容都在慢慢地从2D过渡到3D。

一起备考：工业数据也在从2D走向3D吗？

陈䘵：工业数据天生就是3D的。首先从静态信息来看，机器、城市都是三维的。其次动态信息也是三维的，机械臂在动的时候，整个城市在运转的时候，它产生的数据是天然有时间空间属性的。

当然，这些三维的时空数据可以用某种二维方式呈现，原来在算力不足的情况下也是这么处理的，比如地图，本来真实世界是3D的，但现在的地图把它压成了2D来呈现。

当数据变得越来越复杂和多元，用3D的方式来表达是最直观和最容易理解的。虽然不是那么绝对，但因为大部分信息是面向人的决策和理解的，而对于人来说，3D是最直观、最容易理解的，就像二维的地图有些人就是看不懂。

跟英伟达有什么不同？

一起备考：英伟达的omniverse风头很劲，你们存在竞争吗？Unity有什么优势？

陈䘵：数字孪生是一个大的方向，但我觉得格局还没有完全定下来，没有人知道最后会发展成什么样子，这个市场还会有哪些玩家，工具链到底是什么样子，这是一个不断演化的过程。

不同的行业、不同的应用，对数字孪生的需求会很不一样。比如有些行业只需看一下静态信息，有一些需要做模拟仿真。有一些只需要比较简单的渲染，能看到三维信息就可以了，有些对渲染的要求细到毛发。

身处其中的企业各自有不同的优势，都从自己擅长的方向去切入，但最终目标都是为了让数字孪生更容易、效率更高。比如英伟达是提供算力的，它选择了往上再走一步，提供做数字孪生的平台omniverse。

而Unity的优势是在于数据的融合和交互，就是怎么让数据能够更容易地被大家用起来。比如Unity近期将上线一个产线数字孪生工具包UMT，就可以帮助零基础用户迅速构建工业产线数字孪生系统，高度集成的全套工作流，会给从业者带来搭建效率的数倍提升。

一起备考：也就是说Unity更大众，性价比更高吗？就好比在游戏领域，通常大家都认为如果要做超级3A游戏，还是要用unreal？

陈䘵：虽然市场上有这种声音，但是实际情况可能并非如此。市场上的这种声音，大部分都是认为用Unity渲染的画质不如Unreal。但是大家可以看看UnityDemo团队近期发布的最新数字人短片《Enemies》，就知道Unity的渲染实力有多强大。

近几年在PS系列、Xbox这些次世代主机上的作品中，Made with Unity越来越多，比如《原神》《奇异世界：灵魂风暴》等大作，我们相信未来会有更多基于Unity开发的3A级作品问世。

一起备考：Unity在数字孪生方面聚焦哪些行业？

陈䘵：目前我们比较着重于汽车、建筑、智能制造和电商领域。

很大程度上，这也反映了中国经济目前比较活跃和发展迅速的几个领域。它们对于数字化和生产力提升的需求更为迫切。

一起备考：你们如何看待元宇宙？

陈䘵：元宇宙是一系列技术和需求的集合。因为算力的提升，产生了很多新的技术，比如VR/AR，AI、区块链等等，还有我们讨论了那么久的数字孪生，都是算力驱动下产生的新需求。

互联内容正在从2D向3D发展，以后大家会在一个3D的虚拟世界中进行互动交流，这就是向元宇宙的方向发展，这是一个大趋势，而Unity就是提供基础工具的角色。

同时，我们相信，元宇宙不应该是独立于真实世界存在和运行的，之后的元宇宙会越来越多地和真实世界联动和互相影响，它会使得我们的现实世界最终变得更好。