Gartner將 Metaverse 定義為“由虛擬增強的物理和數字現實融合創建的集體虛擬開放空間。它在物理上是持久的，并提供增強的沉浸式體驗。” IDC將元宇宙定義為當今互聯網的演變，它利用移動設備、增強和虛擬現實耳機以及下一代網絡來創造具有強烈存在感的持久和持續的用戶體驗。

兩者都不準確。然而，兩者都沒有準確地描述虛擬世界的深度、規模和潛力，超越其當前、新生的形式或超越人類基本娛樂的價值，作為解決世界上一些最緊迫、最復雜問題的方法。

事實上，元宇宙代表了一個巨大的范式轉變，它有望重新定義我們如何通過技術解決問題。應用其概念的最早和最大的機會在于行業，領先的組織已經在利用元宇宙的構建塊——無論他們是否知道——部署數字孿生，有朝一日將形成包含整個系統的系統虛擬世界。

這是涵蓋工業元界和數字孿生技術、應用、當前行業活動和標準潛力的系列文章中的第一篇。我們鼓勵您關注本系列、發表評論并提出問題。參與和協作是至關重要的，因為我們開始著手可能是技術史上最重要的轉折點。

變革勢在必行

人類已經走過了漫長的道路。自互聯網發明以來，我們的全球社會取得了巨大的經濟和社會進步。我們可以通過單擊按鈕從字面上了解任何事情。我們每平方英畝可以養活更多的人，治愈更多的疾病，在一天內環游世界，并在家中與世界任何地方的任何人交流。

與這些令人印象深刻的進步形成鮮明對比的是，人們意識到發生了多少浪費。IBM 全球企業咨詢服務部2010 年的一份執行報告 指出，世界上超過 50% 的食品供應從未提供給消費者。每年 35% 的用水都因農業管理不善而浪費。每年產生的電力中有 25% 從未被消耗掉。僅美國的道路擁堵和糟糕的基礎設施路線問題每年就浪費了足夠的原油來滿足德國和荷蘭兩年的全部需求。

到目前為止，給定領域（例如基礎設施）的進步是在其自身背景下設計、部署和推進每個系統的結果——幾乎沒有考慮該系統如何作為我們全球的一部分進行交互社會。今天的挑戰——充足的食物、清潔的水供應、能源短缺、氣候變化——無法通過同樣的孤立方法來解決。這些挑戰受到許多系統和行業的影響，需要在單個系統中進行不止一次的改進。

新的思維方式對于解決這些挑戰至關重要。

系統方法系統

IBM 報告將我們的世界視為一個復雜的“系統系統”，每個系統都以各種方式與其他系統交互。總的來說，這個系統系統構成了我們國內生產總值 （GDP） 的 100%。

IBM 報告得出的結論是，這些系統不僅相互關聯，而且相互高度依賴。低效率不僅存在于每個系統內部，還存在于這些系統的相互關系中。

多年來，我們一直在提高效率并消除系統中的廢物。但是，當在一個系統中定義目標和目的時，它可能會導致其他相關系統的效率低下，從而導致浪費的總體凈增加。

例如，如果兩個非競爭制造商在美國彼此靠近，并且每個都優化了自己的物流系統以將產品運送到海外，那么運送這些產品的運輸系統反過來可能會在未使用的情況下運行次優容量。

如果這些跨域的物流系統具備連接和共享信息的能力，它們就可以共享相同的運輸服務，從而提高整體運力利用率，進而減少油耗、污染和交通擁堵，同時降低自身的運輸成本——為所有利益相關者帶來積極成果。

挑戰不僅僅是技術或后勤問題。這個例子說明了我們最大的挑戰是克服我們目前的經營理念。我們被編程為在我們的領域內以最高效率實現短期目標，而不考慮更大的后果。

我們今天面臨的挑戰無法通過繼續在企業或系統級別進行優化來解決——只有通過跨所有系統進行全面、協調和持續的努力才能解決這些挑戰。

利用元宇宙

元節代表了一個通過采用系統系統方法來解決復雜問題的機會。虛擬世界中每個系統的目標都可以與提高整體效率和可負擔性以及從全球角度減少浪費有關。單個系統內的積極或消極變化與對系統系統的整體影響相平衡。

這是我們解決受許多相關系統影響的復雜問題的唯一方法。

本系列側重于元界的工業和經濟方面，以及使用元界和數字孿生技術如何幫助建模和完善系統，評估對其他系統的相關影響，并預測對全球系統的整體影響。

當然，實現這一點的唯一方法是，如果這些系統能夠在域內和跨域相互操作。

系統互操作性的七項原則

幸運的是，組織已經開始朝著這些目標努力。例如，數字孿生聯盟［4］ 采用了系統系統方法，并通過基于以下關鍵概念定義“系統互操作性框架”奠定了重要基礎：

以系統為中心的設計。 將產品和應用程序設計為系統類型可以簡化它們實時連接和交互的能力，從而形成系統的動態系統。

通用元模型。 當所有系統共享一個用于封裝功能、目的和接口的通用元模型時，它們就具有內在的互操作性。

整體信息流。 用于整體理解和最佳決策的信息可以來自多個領域，并且必須在多個領域共享和理解。

有狀態的交互。每個系統的狀態代表信息，狀態的變化反映在系統之間交換的信息中。

聯合存儲庫。 信息必須持續存在并在需要進行最佳決策時進行復制，并且不限于集中存儲庫。

可操作的信息。 共享信息必須是上下文相關的、可信的、有彈性的和讀取優化的，以便對系統之間的狀態變化做出及時和適當的反應。

可擴展機制。嵌入在每個系統中的通用互操作性機制必須設計簡單，以便從兩個系統之間的單一連接和交互擴展到復雜的全球生態系統中分布式、自治和異構系統的動態聯盟。

該框架的一個關鍵目標是幫助統一高價值、多供應商服務的新生生態系統，這些服務可以無縫地插入到多維、可互操作的系統系統中。更具體地說，它為構建可互操作的數字雙胞胎的交互式生態系統奠定了基礎。

讓這些全球系統中的所有利益相關者達成共識，首先要使用通用術語并就基本原則達成一致。不小的任務，但聯盟的系統互操作性框架代表了使系統的系統思維成為現實的分水嶺時刻。

所有貢獻者在元宇宙中理解和構建可互操作的雙胞胎將允許組合優化的協作系統，這些系統可以以積極的方式改變世界，而無需基于未經證實的假設盲目地實施善意的系統。

前所未有的機會

展望未來，我們對成功的定義不能只是系統組件的縮影。我們都必須改變我們的心態——短期思維和孤立的優化不能決定我們的未來。對提議的系統優化及其對其他系統的正面或負面影響的分析必須在我們心中根深蒂固。我們必須利用工業虛擬世界和可互操作的數字雙胞胎來為最棘手的世界問題實現突破性解決方案。

工業虛擬世界代表了歷史上最大的范式轉變。采用者有機會推動我們的世界向前發展，否則最終將面臨滅絕的風險。

作者：Doug Migliori，Curt Schwaderer，Brandon Lewis

審核編輯：郭婷