《流浪地球2》硬科技解密：数字孪生加边缘计算开启机器人时代

量子位的朋友们 2023-02-08 09:53:33 来源：量子位

“你的身体很脆弱，会受伤，会生病，会变老，会死，还会抑郁呢。但，数字的你，理论上可以永生。”

—— 《流浪地球2》

550W上初具自我意识的Moss接触到图丫丫、获取了她携带的550A、550C关于月球发动机的信息之后，马上将过载月球发动机加入了“延续人类文明”这个元任务之中，并立开始执行，让月球改变航向，向地球冲去。逐渐接近的月球不断地改变着地球的潮汐强度，原本平静的海面变得越发凶暴残酷。

在电影的中段，纽约一号发动机所在的海域遭遇了因之而来的巨大的海啸袭击。惊天的巨浪瞬间逼近，很多人没有及时逃离的可能，尤其是行动不便、依靠轮椅的周喆直。当然，看过电影的人都知道了，大家最后安然无恙，而这得益于电影中花费大量镜头展现的那个形状很有趣的机械 —— 门框机器人。

门框机器人

这个拥有一个平平无奇、仅能准确描述外形的名字的机器人的初次登场也是平平无奇。在张鹏和刘培强进入位于加蓬的UEG联合实验基地的时候，它就只是一个安检门而已。但是很快我们对于它的印象就发生了改变：刘培强看着这个智能安检门发出感慨之时，镜头马上切换，让我们看到了它其他的无数能力之一 —— 追踪和抓捕（刘培强：“这玩意儿能动？” 张鹏：“你动它就动。”）。后面它们在海啸中的快速反应，以及协助图恒宇、马兆小队水下作业，都显示出它拥有与完全与外表和名字非常不相称的出众能力，概括而言，就是极致的模块化和智能化。

模块化的边缘计算

门框机器人在影片中展示出的无数能力，就是因为它在硬件层面和软件层面彻底实现了模块化。它的软件系统可以让它利用简单的AI判断当前环境下应当采取的行动，然后调用相对应的软件模块，由软件模块控制硬件模块实施行动；复数个门框机器人还可以联合作战，互相配合执行战术来保证高效完成任务。在这个流程之中，不管软件还是硬件都是可随时替换的，因为“替换”这个操作本身，也是交由AI判断然后执行的。

很多人的第一反应应当是有一个中枢在控制着这些门框机器人，也即云计算。中枢收集信息，进行决策，再下发指令。这是一个很正常的想法，因为现在绝大多数的软件架构、甚至于人类的社会架构都是中心化的。但是仔细想想，《流浪地球2》的故事似乎不会允许这种中枢存在 —— 要知道图恒宇和马兆就是去修复互联网的。

很自然地，在这种短距离执行任务、数据集中在周边且只需要应用于周边、且机器拥有自主决策需求的场景，边缘计算就成为了最佳的解决方案；事实上，在电影里这个已经实现便携量子计算机的时代，边缘计算应当已经取代了中心化的云计算成为了绝对主流。

数字孪生

在软件层面以精细到传感器的粒度来调度和控制一切，就是我们使用数字孪生的目的。数字孪生即是数字世界中的分身，一台现实世界的设备会一直与它的数字孪生保持同步，让人类可以在不接触物理设备的情况下完全掌握它的各种信息并且进行操控。引入AI的数字孪生可以自己对环境数据进行总结和分析来自行调度自身。

关于数字世界的讨论中有一个问题在于“虚无”，即没有实体；而这就让一个问题逐渐大行其道：人类是否会沉迷于虚拟世界，不再关注实体世界，最后成为大过滤器之下的亡魂？幸运的是，由数字孪生构成的世界并非如此，它更像是“增强现实”或者“混合现实”，而不是“虚拟现实”。

数字孪生这一诞生于工业界的理念，将软件服务和机器设备进行了深度的连接，以至于它们产生了量子纠缠般的完全同步的效果。我们影响数字孪生，就会在同一时刻影响到实体设备；反之亦然。

而数字孪生技术与我们应用许久的自动化技术的区别就在于它们真正把每个“孪生”都以独立的软件的形式制造出来了；于是决策和执行的逻辑，从以前的“管理平台收集全部环境数据 —— 操作者进行决策 —— 管理平台下发命令给所有机器” 变成了“一台机器的数字孪生自行收集自身需要的环境数据 —— 该机器数字孪生与其他相关的数字孪生进行交流 —— 每个数字孪生的AI根据得到的数据进行自主决策”。

好处显而易见：首先管理平台不再有单点故障的可能；其次，这种分布式的架构让每台机器都专注处理自身事物，延迟更低效率更高；第三，数字孪生本身也可以利用AI来帮助工程师在纯虚拟环境中行新的实验，而不需要使用到实体设备。

更何况，我们总是需要一个网关 —— 谁也不想去花费那么多时间学习一台新设备使用的协议和驱动。数字孪生天生就是一个网关，所有复杂的接入流程都被其隐藏。现在的数字孪生，始于物模型而超越了物模型，真正成为了设备在数字世界中的分身。

登上忒修斯之船

人的数字孪生还是不是这个人本身？这个问题由来已久，无数的哲学家对此发表过自己的看法，百年来一直争议不断。所以它并不是我现在想讨论，也不是我现在能讨论的；我想做的第一件事，是把这个问题的主语从“人”换成“机器”。

随着自动化和智能化的不断发展，机器已经越来越接近其被创造出来的根本目的 —— 把人类从繁重的重复劳动中解放出来。

所以我们在描述一台机器的时候，我们实际上是在描述它能帮助我们做到什么。那么我们在表达“这是一台家用电冰箱”的时候，潜意识里的真实想法，是想表达“这是一个可以制造低温环境保存食物的机器“，我们希望的是对方在听到“这是一台电冰箱”的时候，马上就能意识到可以用它来做到这件事。因此机器的本质，是用途。

所以回到我们的问题，机器的数字孪生是不是机器本身？答案很显然，是。

机器的物理形态很脆弱，会损伤，会故障，会老化，会报废，还会受到太阳风暴的影响。但，数字的机器，绝对可以永生。数字孪生所面对的只是一个完美的忒修斯之船，它所连接的机器可以不断更换，但是只要保证数字孪生的稳定，这艘船就可以一直前进，前往宇宙的尽头。

人类使用机器的终极理想应当于此发轫 —— 我们只需要面对机器的数字孪生，然后让数字孪生来处理之后的一切，让它与实体机器之间那鬼魅般的超距作用为人类的发展铺平道路。

实现元宇宙的方式

首先是直接从事生产的机器设备，然后是普通的物件，接着是植物、动物、自然现象，最后当然是人。

当一切的实体都拥有了自己的数字孪生之后，我们的物质世界就自然地“meta化”了，我们也就终于进入了元宇宙之中，在元宇宙里影响着现实宇宙，让两个世界互相连接，让一切事物从中受益。

通往元宇宙的路有无数条，正在开拓这些路的人和集体也有无数个。谷歌、亚马逊、微软、Meta等公司都在从不同的角度进行自己的尝试。而在中国，想要实现这个未来的人也有很多。边无际、江行智能、地平线等一批明星初创公司正是以此为愿景而努力奋斗的，如以边缘计算、模块化为核心的数字孪生服务Shifu已经发布并在公开测试，随着元宇宙的触角不断地向边缘计算领域探索，智能终端连接下的元宇宙世界很快将成为现实。

人类总是喜欢冒险，因此他们才会在冒险中一次次尝试并最终取得突破。甚至哪怕觉得前路并不凶险，而是美好的良夜，人类也绝对不会温和地走入。我们现在所做的一切，都将成为照亮未来之路的光。

最后，其实最重要的事情只有一个：

“它只是人类文明无限冒险经历的一个出发点。你现在只有一件事要做，就是下定决心。”

—— 艾萨克·阿西莫夫，《永恒的终结