歐洲科學院院士、挪威皇家科學院院士、挪威工程院院士、挪威奧斯陸大學教授張彥在《區塊鏈融合數字孿生賦能數字經濟》的主題演講中提到：數字經濟有三大特征，一是數字化，二是安全性，三是智能化，這三大特征與信息技術領域的數字孿生、區塊鏈和人工智能三大技術相對應，也是未來數字經濟領域非常重要的三大技術。張彥院士詳解了區塊鏈融合數字孿生的六大優勢和十大應用場景，企業網D1Net對演講內容進行精編整理，以下是張彥院士演講的核心內容。

張彥 歐洲科學院院士、挪威皇家科學院院士、挪威工程院院士、挪威奧斯陸大學教授

數字孿生的概念

Gartner新興技術成熟度曲線表明：2017年數字孿生引起了業界的廣泛關注;2018年數字孿生的關注度達到頂峰。2019年Gartner發布的未來十大戰略性技術發展趨勢中，將數字孿生和區塊鏈列為兩大極具潛力的戰略性技術。

數字孿生的定義是以數字化的方式，對物理世界中的實體進行多維度、多粒度的精準虛擬映射，形成“數據感知—實時分析—智能決策”的實時智能閉環，其中物理世界中的實體，概念十分廣泛，既可以是設備、傳感器、機器人、工業生產流程或復雜的物理系統，也可以是一個城市。數字孿生也就是基于物理實體在數字空間建立一個100%精確復制的數字孿生體，物理世界發生的事也會在數字孿生體中發生，同時數字孿生體可以對物理實體進行精準預測。

物理空間和虛擬空間之間可以起到相互作用。首先從物理空間向數字空間傳輸大量的實時數據與狀態信息，建立數字孿生體的模型。在數據傳遞的過程中有幾個特征：大數據、實時(實時的數據傳遞，實時的訓練)、機器學習、高可靠。數字孿生體模型建立之后，通過分析數據，持續更新模型，能夠“規劃、設計、優化、分析和預測”物理系統的運行，而預測是數字孿生的重要優勢之一。

數字孿生的3個元素和4個需求

對于數字孿生而言，數據是基礎，模型是核心，軟件是載體，這是構成數字孿生的三大元素。張彥認為，從這3個元素來理解，數字孿生就是軟件定義的物理空間。

他將數字孿生的4個需求概括為：

實時高效：通過機器學習和實時通訊技術，進行模型訓練，對效率的要求非常高。

精準映射：建立與物理實體精準映射的數字孿生體。

高容錯：映射的過程中一定會存在誤差，因此必須是高容錯的。

低延遲：在分析和預測對時間敏感的數據時，可能會遇到延遲問題。

數字孿生的5層架構

數字孿生架構從下到上依次是：

物理層：有大量的數據;

數據層：進行數據采集、處理和數據傳輸;

模型層：包括機理數學模型、數據驅動AI模型兩種;

功能層：包括表征、診斷、預測和決策;

應用層：例如智能工廠、智能交通、智慧城市、智慧建筑、智慧醫療等等。

張彥提到，新加坡正在運用數字孿生技術建立虛擬新加坡的動態三維城市模型，用于城市的規劃和治理。數字孿生具有廣泛的應用場景，目前主要集中在智能制造領域，在航空、油氣、交通、能源、醫療等領域的應用也將越來越廣泛。

區塊鏈融合數字孿生

縱觀區塊鏈的發展歷程可以發現，2017年是一個分界線，2017年以前區塊鏈的熱度逐年下降，2017年區塊鏈與能源行業結合的成果發表，在業界產生了積極地影響，區塊鏈作為一種向行業賦能的技術，正在逐漸提高熱度。張彥預計，2023年，區塊鏈或將成為與電信網絡一樣的基礎設施。

近期，張彥與他的團隊率先開展了區塊鏈融合數字孿生的相關研究工作(區塊鏈和數字孿生賦能6G和物聯網)。他認為，物理空間與數字空間之間的數字孿生體必須進行保護，不能由外界隨意獲得其數據和模型。例如，對于個人而言，數字孿生體就是數字身份，不能共享給他人。

張彥提到：區塊鏈和數字孿生的融合是天然的，區塊鏈可與數字孿生體模型的創建、訪問和控制等相結合，進行數據保護和事件記錄，保證數字孿生的安全。

從區塊鏈與數字孿生賦能數字經濟的角度來看，政府將在區塊鏈的運行規則、信息監管、數據隱私、數字孿生體監管、優化城市以及隱私權等領域發揮重要作用。例如，新加坡利用數字孿生優化城市建設。

區塊鏈融合數字孿生具備六大優勢

一是身份管理：包括數字證書存儲和防偽造管理;

二是數據安全：包括加密算法和防篡改;

三是實時監測：包括物理空間鏡像和實時同步更新;

四是可靠協同：包括分布式賬本和共識協議;

五是接入控制：包括認證接入列表和分布式控制;

六是追溯審計：包括透明公開數據和事件鏈可追溯。

以數字身份這一場景為例，數字身份大致分為設計、構建、測試和交付4個步驟，區塊鏈與數字身份相結合，可以在創建和使用的整個過程中起到重要的保護作用。

另外，區塊鏈與數字孿生和人工智能相結合能夠增強數據的隱私保護。張彥提到：聯邦學習是人工智能的熱門方向之一，它是一種分布式的機器學習技術，能夠保護人們的個人隱私信息，區塊鏈、數字孿生和聯邦學習結合后，能夠進一步增強數據隱私保護能力，例如將數字孿生體放到區塊鏈中，通過記錄、檢索和驗證數據、參數以及模型，保護數字孿生體的接入和使用。

張彥還進一步提出了數字孿生網絡的概念，他認為不同終端在虛擬空間建立的數字孿生體模型，不應該是互相獨立的，而是可以通過數字孿生網絡進行相互連接、互動或共享的，這與元宇宙的思想非常接近。

負載與延遲的平衡

張彥強調，數字孿生還要充分考慮到負載和延遲的平衡問題。數字孿生體的模型既可以放在公有云，也可以放在私有云，還可以放在邊緣服務器中，后者無疑延遲更小。但是，如果100個用戶都將數字孿生體的模型放在同一個邊緣服務器上，那么這個服務器的負載將非常大，因此，負載和延遲的平衡問題也是需要重點考慮的問題。

張彥認為，通過數字孿生與區塊鏈技術相結合，采用全新的邊緣計算資源共享理念進行邊緣關聯，可以解決這一問題。區塊鏈的原理是在互不可信的用戶之間建立信任，可增強數字孿生體的安全性和可靠性，實現存儲DT數據和信息、驗證訓練的參數和數字孿生模型、管理授權用戶信息和參數信息等諸多功能。

面向未來數字經濟的區塊鏈和數字孿生

區塊鏈融合數字孿生將給未來的數字經濟帶來一些新的應用場景，張彥列舉了其中的十大應用場景，他認為在場景落地時要充分考慮移動性、帶寬、算力、緩存、交互性、異構性以及容錯能力等因素。

場景一：元宇宙

元宇宙在近期備受資本青睞，張彥認為：元宇宙或將成為繼電氣時代、數字時代后的一種新的平臺和基礎架構，元宇宙平臺下虛擬世界與現實世界將完全融合在一起，每個人在元宇宙中都將對應一個數字孿生體，完全虛實同步，而元宇宙將會作為一種基礎架構存在。

元宇宙涉及AR/VR、數字孿生、區塊鏈(支持去中心化認證)、云計算、邊緣計算、AI以及高可靠超低延遲通信等多項基礎關鍵技術。張彥認為，現在距離實現元宇宙的虛實同步還有很長一段時間，數字孿生和區塊鏈作為元宇宙的兩大基礎關鍵技術，將在以下熱點問題中發揮關鍵作用：例如元宇宙中分布式的數字孿生體的信任關系;虛實同步達到沉浸式體驗;建立地球級虛擬世界帶來的能耗問題等。

場景二：疫情管理與公共安全

疫情背景下，健康碼的推出，讓復工復產更加精準、科學、有序。實際上，健康碼就是我們每個人的數字孿生體和數字身份，它依據個人的健康狀況、接觸史、所在位置、移動行為等因素進行更新。

在健康碼應用的過程中，健康服務共享數據的安全性問題、數據安全與隱私保護問題、健康服務數據的動態實時更新，以及地區之間或國家之間的健康碼互認等，將給區塊鏈和數字孿生的融合帶來新的應用模式和發展空間。

場景三：國家大數據交易

區塊鏈和數字孿生融合將在大數據交易領域發揮重要作用。例如，北京成立的國際大數據交易所，在大數據交易平臺上，數字孿生作為一種數據元素，可以進行數字孿生體整體的安全交易，即數據及其模型的整體交易，而數據供需準確匹配、數字孿生體交易、數據存儲/交易/傳輸的安全性、數據隱私保護、平臺的能耗和能效等問題都將依賴數字孿生與區塊鏈技術融合解決。

場景四：智能交通

在智能交通領域，通過數字孿生、區塊鏈、邊緣計算、人工智能等技術，可建設孿生的數字城市安全智能“大腦”，利用數字空間，在復雜動態拓補環境中進行優化控制，實現交通態勢數據的上報與共享，以及車輛的安全接入。

場景五：6G網絡

5G地面網絡加上終端直連衛星的能力，就是6G網絡。衛星網絡遠在天邊，很難實現可控，如果能夠建立一個衛星網絡的數字孿生模型，對其進行實時監控和預測，將大幅提高效率。

場景六：智慧能源

在智慧能源場景，供需適配精確平衡，基于AI的精準預測，降低能耗提高能效，可再生新能源的靈活整合都是非常熱點的問題，數字孿生和區塊鏈將圍繞這些問題產生新的應用模式，例如數字空間試錯、360°實時監控、故障預測以及分布式能源安全共享等。

場景七：電動汽車

挪威是全球電動汽車市場占有率最高的國家，每4輛汽車中就有一輛是電動汽車，如何進行分布式能量的交易管理和新能源動態整合，以及電動汽車充電樁的分布式共享至關重要，數字孿生和區塊鏈將在信息與能量的安全共享、基于數字空間的能量和信息管控等方面發揮關鍵作用。

場景八：碳中和

碳排放權交易是特斯拉的主要收益來源之一。碳中和涉及到碳排放權認證、額度計量、預警和處罰等一系列問題，通過數字孿生和區塊鏈技術融合，能夠建立智能交易、可信環境，實現碳交易、統計和處罰的智能化，協同金融、中介及碳金融衍生品，構建完整的碳交易生態。

場景九：無人機巡航

無人機巡航也是典型的應用場景之一，例如連通歐亞非三大洲的主要國際海運航道蘇伊士運河，曾在2021年3月發生貨輪擱淺事故，導致航道被切斷7天時間。實際上，可以通過無人機巡航對船舶進行引導，將無人機作為邊緣計算的存儲節點，可以快速建立輕量級的船舶數字孿生模型，利用數字空間實現快速決策與協同控制，從而避免此類事件的再次發生。

張彥強調，在這一場景中，不需要建立100%精確的復雜數字孿生模型，只需建立輕量級的數字孿生體，關注船身尺寸、動力、發動機分布以及周圍環境(水深、天氣)等信息即可。

場景十：智能制造

區塊鏈與數字孿生的融合在工業制造領域的應用最為普遍，例如在分布式制造中的設計、工程、生產、運營等完整流程，基于性能預測的物理實體與價格管理，能夠降低資源開銷，優化性能，實現關鍵信息防護、用戶定制以及分布式制造。