數(shù)據(jù)問題解決不了，元宇宙就不會這么快到來

“元宇宙”這個詞最近在媒體上出現(xiàn)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(xiàn)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(chuàng)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(xiàn)實和增強現(xiàn)實。這種覆蓋為物理現(xiàn)實提供了一種普遍的、交互式的數(shù)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?！都~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(shù)字空間中與人共處的虛擬環(huán)境’。這是一個“嵌入式互聯(lián)網(wǎng)”，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(lián)網(wǎng)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(xiàn)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(shù)字形式呈現(xiàn)的一對一的現(xiàn)實世界地圖。也就是說，在真實世界的正上方有一個數(shù)字皮膚，可以用增強現(xiàn)實技術顯示出來。它在相同的規(guī)模和位置，所以它是一個皮膚?；蛘吣憧梢哉f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(shù)字皮膚”。

二、數(shù)字孿生的想象

更明確地說，Kelly和Fink實際上是在談論呈現(xiàn)層或數(shù)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(xiàn)形式開始的，即所謂的數(shù)字孿生(學者MIchael Grieves從2002年開始在產(chǎn)品生命周期制造環(huán)境中經(jīng)常使用這個術語)。

目前，有用的數(shù)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(chuàng)建了數(shù)字孿生，以預測每個產(chǎn)品生命周期中不同時刻的故障。燃氣輪機是為發(fā)電廠設計的。這對數(shù)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(shù)字孿生。例如，西門子的工業(yè)知識圖譜概念(至少已有4年歷史)可以讓許多數(shù)字孿生擁有豐富的關系和情境化數(shù)據(jù):

一些組織設想了更大、互動更復雜、更有用的數(shù)字孿生聚合體。例如，英國數(shù)字建筑中心設想“如果數(shù)字孿生被開發(fā)成可互操作、安全且連通的，那么整個建筑環(huán)境就會成為一個相互連接的系統(tǒng)?！?/p>

當政府機構的數(shù)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(huán)境下如何相互作用的過去、現(xiàn)在和未來狀態(tài)的景象。制藥、消費品、交通運輸和農(nóng)業(yè)等資產(chǎn)密集型行業(yè)都在努力實現(xiàn)整個供應鏈的數(shù)字化。不幸的是，大多數(shù)數(shù)據(jù)和知識管理企業(yè)都不擅長網(wǎng)絡規(guī)模的數(shù)據(jù)管理。

三 交互式虛擬和增強的數(shù)據(jù)邏輯挑戰(zhàn)

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(yè)在將愿景的獨立組件變成現(xiàn)實時所面臨的挑戰(zhàn)。

數(shù)據(jù)豎井和邏輯擴展一直以來都是規(guī)則，而不是例外，公司管理數(shù)據(jù)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(xiàn)時。

這對典型的信息密集型企業(yè)意味著什么?要管理的數(shù)據(jù)庫多達10,000多個，要監(jiān)管數(shù)千個SaaS和其他訂閱，要監(jiān)管定制代碼和許多操作系統(tǒng)、工具和服務。這些數(shù)據(jù)分布在多個云中，并由事實上的數(shù)據(jù)聯(lián)合企業(yè)控制，每一個企業(yè)都聲稱控制這些數(shù)據(jù)，因為它們在數(shù)據(jù)來源的早期就利用了數(shù)據(jù)。

盡管長期的趨勢有助于邏輯和數(shù)據(jù)共享，比如當前和未來的網(wǎng)絡，但現(xiàn)在數(shù)據(jù)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(wǎng)絡下，阻礙了我們以數(shù)據(jù)為中心的方式進行的工作

四 超越數(shù)據(jù)孤島和代碼擴展到共享數(shù)據(jù)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(shù)字生態(tài)系統(tǒng)”，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(shù)據(jù)集成的說法持保留態(tài)度。事實是，數(shù)據(jù)協(xié)議很難，數(shù)據(jù)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(shù)字孿生。

因此，科學界的數(shù)據(jù)和知識必須面對不同層次的困難?？梢灶A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(yǎng)。簡單地說，可以按照以下方式進行比較:

?協(xié)議。與兩個或多個實體或數(shù)據(jù)集的兼容性和一致性；

?集成。整合單個數(shù)據(jù)集，提供廣泛的數(shù)據(jù)訪問和交付；

?互操作性。共享同一語言的不同系統(tǒng)之間的實時數(shù)據(jù)交換和解釋。這種交換和解釋以一種保存該數(shù)據(jù)的原始上下文的方式發(fā)生。

上面探討了元宇宙或鏡像世界的概念，創(chuàng)建和有效使用元宇宙或鏡像世界的主要障礙是數(shù)據(jù)以及知識，它是具有支持關系邏輯的上下文化數(shù)據(jù)的管理。更具體地說， 為了更有用和準確，交互式數(shù)字孿生需要網(wǎng)絡規(guī)模的互操作性，而不僅僅是應用規(guī)模。

換句話說，我們?yōu)楦嗟哪康囊孕碌姆绞缴珊褪褂脭?shù)據(jù)越多，我們就必須在如何大規(guī)模管理它方面更有創(chuàng)造性。 為了使用數(shù)字孿生在元數(shù)據(jù)尺度上管理物理資產(chǎn)，我們需要將數(shù)據(jù)管理擴展為資產(chǎn)，通過對這些資產(chǎn)進行動態(tài)建模，以便充分表示它們的交互，而不僅僅是靜態(tài)視圖。

五 數(shù)據(jù)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(shù)字孿生數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)。讓我們以公用事業(yè)行業(yè)為例。

1公用事業(yè)行業(yè)數(shù)字孿生中數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)

公用事業(yè)行業(yè)提供了物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的數(shù)據(jù)收集和雙數(shù)字模擬需求的一個很好的例子。該行業(yè)必須在各地廣泛生產(chǎn)和分配電力，這是一個非常資產(chǎn)密集型的環(huán)境。這些資產(chǎn)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(yè)資產(chǎn)，以及現(xiàn)代的，更加分散的，太陽能和風能發(fā)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(chǎn)的組合。

由于該行業(yè)是如此的數(shù)字資產(chǎn)密集型，“一家公用事業(yè)公司很快就會發(fā)現(xiàn)自己擁有數(shù)百甚至數(shù)千個數(shù)字孿生，每個數(shù)字孿生都來自同樣多的系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設備。通過將多個數(shù)字孿生整合到一個網(wǎng)絡中，準確通知單個數(shù)字孿生的復雜任務將繼續(xù)被放大。壞數(shù)據(jù)對這樣一個系統(tǒng)的影響很容易是驚人的。

2 新的架構和數(shù)據(jù)和邏輯

壞數(shù)據(jù)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(guī)?；驍?shù)據(jù)連接需求。自從原始計算、網(wǎng)絡和存儲得到改進，大數(shù)據(jù)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(chuàng)建滿足當今需求的創(chuàng)新架構時，理想情況下，我們是在系統(tǒng)級設計的幫助下，提供實現(xiàn)高能力目標的手段。在這個過程中，我們期望許多其他系統(tǒng)之間的即插即用連接。交互邏輯對于系統(tǒng)之間的連接至關重要，您可以想象每個數(shù)字孿生都構成一個系統(tǒng)，系統(tǒng)之間的交互利用它們之間的即插即用連接。

為了讓這些數(shù)字孿生表示法相互作用，需要創(chuàng)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(tài)模型，它允許以知識圖、實例數(shù)據(jù)圖、規(guī)則和事實的形式豐富和重用數(shù)據(jù)，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(tǒng)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(chuàng)建數(shù)據(jù)上下文，而不僅僅是數(shù)據(jù)塊。

3 抽象和基于規(guī)則的交互邏輯進入知識圖譜

人類語言，無論是涉及單詞、數(shù)字還是數(shù)學表達式，都表達了機器需要“理解”并用于幫助我們發(fā)現(xiàn)、保存、管理和進一步闡明表格數(shù)據(jù)集中典型企業(yè)實例數(shù)據(jù)中經(jīng)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(guī)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(shù)據(jù)，那么數(shù)字孿生就會變得更有用、更具有交互性。

如果我們要構建數(shù)字孿生，并創(chuàng)建這個元宇宙的各個部分，我們需融合數(shù)據(jù)和邏輯資源，使其具有可發(fā)現(xiàn)、可重用、可訪問和動態(tài)的特點，此外還需要提供數(shù)據(jù)科學家的強大分析資源。