CCCF卷首语 | 从数字后行到数字先行

经过英伟达、微软几个科技巨头一波热炒，“Metaverse”这个词再次火爆全球。这本是雨果奖得主、美国科幻作家尼尔·斯蒂芬森(Neal Stephenson)1992年在小说《雪崩》(Snow Crash)里创造的概念，之前一直被译为“超元域”或者“虚拟空间”。在“Metaverse”的这次流行中，中文翻译用了“元宇宙”：在现实世界中，地理位置彼此隔绝的人们通过各自的“化身”在“元宇宙”里交流娱乐甚至是工作生活。Metaverse能不能达到互联网的新高度？这个暂且不论，支撑这个概念运作的物联网、虚拟现实与增强现实(VR/AR)、人工智能和边缘计算等技术的的确确正在大踏步前进，而且要达到小说里的境界还有很长的路要走。更复杂的场景、更实时安全的网络连接、更智能的交互都是提升用户体验的重要因素。而这些要素，和我们在本期专栏中邀请到的国家自然科学基金委(NSFC)吴国政博士等人提出的信息学科的发展十分契合。

抛开游戏应用，Metaverse实际上是在构建一个“虚拟”却又“真实”的世界，这和我们最近的另外一个热词数字孪生(Digital Twin)非常相关。很多工业企业都在提“工业4.0”，都想为自己的企业构建一个反映现实的虚拟化身，实现对研发、生产等各个环节的全面掌控。从更长的时间维度来看，这是在做一件什么事呢？

20多年前，互联网还没有现在这么普及，但是PC机已经走进千家万户了。大家纷纷把数据存到电脑里。数据怎么进去的？主要靠手工。事情发生了，经过人为的抽象总结，用数据来描述。这个数字化，我们可以称之为“数字后行”。随后我们在传感网、互联网、大数据、人工智能等方面取得了巨大进展，逐渐有能力把从物理世界感知和获取到的数据实时映射到虚拟空间中，从而实现数字孪生。从物理世界和虚拟世界并行这个角度来看，也可以将该信息技术发展阶段称为“数字并行”。数字孪生或者说数字并行是否能足够支撑起工业4.0？尽管大家的信息化程度已经很高，但在产品设计、产线操作、市场开拓、供应链规划等诸多环节，仍然以工人数年甚至数十年的经验为主，导致生产耗能、质量稳定性、交付准时性等方面都还不能满足需求。虚拟企业，跟随现实世界变化而变化，这就能解决问题吗？

我们能否在数字孪生的台阶上，再向上走一步，让数字虚拟企业先于现实生产“主动”进行思考、推演和论证，从而引领生产过程呢？我们不妨把它称为“数字先行”。这有什么好处？首先，数字虚拟模型信息来源广，可随时引入海量历史或外部数据；其次，现代计算设备在数字虚拟模型上的处理分析速度和能力显然比人强；而且，显而易见的，试错成本低，甚至可以做到接近零成本试错，而现实生产中修改模型或者工艺等均需付出大量时间和资金成本。在这个过程中，打造更高性能的企业数据中心更显得至关重要。本期专栏中，来自中科院计算所的鄢贵海研究员介绍了数据中心的第三颗主力芯片数据处理器(DPU)的前世今生，希望像DPU这样的新型算力能高效地服务于数字世界的未来发展。

物联网等技术的诞生，让我们步入了数字并行的时代，下一个时代又将诞生什么新技术呢，这令我们十分期待。

刘云浩

CCF高级会员，CCCF主编，ACM Fellow。清华大学教授。ACM Transactions on Sensor Network 主编。