西門子公司CEO Roand Busch曾在CES 2024大會上發表主題演講，探討如何在工業元宇宙中運用數字孿生技術、生成式AI又將給西門子帶來怎樣的深遠影響。
Busch表示，他們正在全力研究數字孿生，也就是廠區及工業建築等物理實體的數字版本。Busch認為，這些工業元宇宙的雛形有望提高公司生產力，並縮短新型飛機等極端複雜產品的開發周期。
藉助數字孿生技術，企業可以在投資建設物理基礎設施之前，先在虛擬空間內對實際存在的工廠設計進行完善。以此為基礎，再著手建造實際廠房、為其配備傳感器，並將數字數據反饋給數字孿生模型。整個反饋周期將持續運轉，保證實體映射數字、數字反哺實體。
雖然工業元宇宙和以遊戲為主體的娛樂元宇宙之間確有交集和一定協同效應，但Busch認為二者仍存在著巨大的差異。數字孿生需要嚴格把控模擬精度，而遊戲和消費級元宇宙則更多強調精美的動畫與場景表現。
隨著AI對工業元宇宙的支持和改變，西門子決定與微軟合作，共同推動AI技術的跨行業應用。他們開發出的西門子工業Copilot是一款由AI驅動的生成助手，旨在增強各個領域的人機協作與生產力水平。西門子還與索尼合作，展示了一款專為工業元宇宙創作而生的虛擬現實頭顯。以下是對Busch的面對面採訪內容。
問題：目前最值得關注的，當然是各大型企業對於元宇宙概念的關注和投入。在您看來，這是不是就像科幻與想像照進了現實世界？
Roland Busch: 目前只缺一個關鍵觸發點，多年以來，我們一直致力於開發數字孿生。我們關注的數字孿生與遊戲行業之間有著核心區別，這就是我們更重視模擬、而遊戲強調動畫。模擬必須基於物理規律，簡單來講：假設需要給機器人設置動畫，在遊戲那邊只要結果看起來順暢自然就行，哪怕突然加快速度也沒什麼影響。但在模擬數字孿生當中，一旦移動速度太快，模型本身就會產生搖擺，這就是物理規律的力量，也是最核心的差異化因素。在跟寶馬等客戶交流時，他們會強調「我們需要的不是動畫機器人，而是模擬機器人。我們要看到它在現實世界中的運作方式。」這可不是順暢自然就能解決的。
遊戲行業的元宇宙更強調高度沉浸式體驗，也就是提供一種更逼真的使用感受，將其融入到我們的日常生活當中，提供更協調、更身臨其境的服務。簡單來說，他們是要創造一個用戶願意長久待在其中的準備好世界。想法確實不錯，但對工業來說這還遠遠不夠。工業元宇宙的訴求是建立一套數字孿生，且其中每個節點都能實時更新。數據不是單向流動，而是循環往復、持續流動。通過這樣的實時數字孿生模型，我們就能跟蹤現實世界中發生了什麼，再將結果帶回數字環境。其中蘊藏著巨大的機會，允許我們回到過去、窺探未來，觀察曾經遇到的問題、思考如何以更好的方式開展系統優化。
這肯定會涉及大量構建塊，要求數字孿生的實時功能符合物理規律。整個體系必須完整且全面，意味著不能只盯著其中個別單元，而是讓做整體考量。要想充分發掘這樣的潛力，必須投入大量時間。但好消息是我們需要的技術要素已經齊備，現在就是在等一個關鍵觸發點，由此開始讓模型運轉起來再持續更新、持續構建。
問題：仿真模型還要多久才能實際可用？雖然之前數字領域的原始架構有所助益，但明顯還遠遠不夠。
Busch: 我們已經解決了不少實際問題——提到「實際可用」，人們想到的往往是照片級的真實感，包括遊戲玩家們所熟悉的光線追蹤等技術，確保物理世界和數字世界之間幾乎無法區分。但這類目標的意義並不是太大，因為消耗的數據和算力太過誇張，屬於大炮打蚊子那種過度浪費的典型。當然，如果是在勾勒完整布局之類的特定任務中，高度仿真肯定有其意義。但是不是隨時隨地都得提供這樣精美繁複的效果呈現？我覺得沒必要。
也就是說當確有需求時，數字孿生應當能夠提供逼真的表現效果。但對於工程師在車間內排查故障這類問題，他們需要的只是3D演示，並不一定要求逼真。這時候我們就可以下調數據量和算力分配，並根據需求隨時做資源縮放。只有這樣的動態能力，才能支撐起多種多樣的用例需求——有時候真實感更重要，有時候實時呈現更重要。二者有機結合，才能幫助我們隨時了解車間內發生的一切。
問題：您覺得二者之間是否存在一種完美的平衡和轉換循環？比如說設置足夠的傳感器、確保數字孿生能獲得充足的數據供給，之後據此調整數字模型，並在一切妥當後據此建設實體設施。
Busch: 仍然以視覺效果為例，在嘗試將現實世界與數字世界相結合時，確實會構成一種循環。但這是一種高度動態的循環，我覺得不存在什麼完美的平衡。我們只能先在數字環境下構建一些東西，再把它搬進真實場景當中，之後隨時從現實和數字環境中獲取反饋。每次循環都讓我們做得更好一點。如果現場那邊出了問題，我們可以把結果反饋到設計模型中以供修改，再將結果重新帶回設施實體。整個邏輯並不複雜，數字孿生的基本運作方式就是如此。這將大大加快優化速度，也是數字孿生存在並蓬勃發展的根本原因和力量來源。這種一次又一次持續優化的過程將形成飛輪效應，帶來由基於現實、指導現實、啟發優化的巨大機會空間和技術發展驅力。
問題：消費級和遊戲元宇宙顯然極具吸引力，但由此引發的炒作也激起不少反對之聲。現如今，大部分元宇宙項目要麼得不到資金支持，要麼直接改頭換面、不再以元宇宙自居。但工業方面似乎並沒有這樣的頹勢，越來越多的企業開始承認數字孿生就是未來的發展方向。
Busch: 沒錯，這也是我一直強調把娛樂元宇宙跟工業元宇宙區分開來的原因。工業元宇宙能幫助大家解決現實世界中的問題，這也成為不斷吸引投資、持續探索發展方向的底層動機。工業元宇宙能帶來豐厚的回報和增值效應，這才是驅動一切探索的根源。而且數字孿生影響的不僅僅是製造業，也同樣適用於各種基礎設施類型，包括火車、電網、建築物等。
娛樂元宇宙跟工業元宇宙的另外一個重大差別，還體現在急迫性上面。對於現實世界中的產業集群來說，最重要的就是始終保持強有力的市場競爭優勢。我絕對相信，如果一家公司的產品、製造和資產運營跟不上這波不斷提速的自動化與數字化升級浪潮，就必然漸漸落後並被同行們踩在腳下。而數字孿生那不斷反饋、持續優化的能力，正是形成良性發展循環並增強市場競爭力的核心和前提。所以出於生存這一現實需求，工業元宇宙的開發動力也遠比娛樂元宇宙更強大。
工業元宇宙已經存在，就在我們說話的當口還在不斷發展。這些元素正逐漸凝聚，技術也在大步邁進。越來越多的算力湧入工程車間，開始影響西門子所服務的各行各業，包括醫療保健等等。
問題：工業元宇宙似乎能夠適應各種不同的製造方式，包括車間內多種多樣的生產設計。
Busch: 確實是這樣，我們的觀察也印證了這一論斷。現如今，產品的開發周期越來越短、留給企業的時間窗口越來越窄，所以引入新模型就成了必然。以汽車行業為例，以往新款發動機的開發周期往往需要五年時間。而新能源汽車所依賴的電池同樣在尺寸、生產方式和塗層材料等方面提出了一個個難題。為了緊跟時代、從容應對變化，從業者們只能隨之調整自己的時間表。最終，這一切都將在整車設計上有所體現，並對各種改款和後續產量擴大需求造成決定性影響。
不只是汽車製造商，同樣的情況也影響著食品與飲料行業。通過觀察，我們發現如今這些企業開始提高產能、降低批量，同時頻繁更改配方。這已經成為行業內的通行趨勢，而且必須以數字化為絕對中心。因為只要提前布局數字化，運營者就能通過仿真環境預期變更結果，這樣最終生產線只需關停一、兩天。而如果像過去那樣一切實操，那麼生產線將往往被迫中斷幾個星期。其中的成本差異不言而自明。
半導體行業的情況則略有不同，他們所爭奪的是最後0.1%的收益率。這就在求穩之餘，也對從業企業提出了求變和創新的要求。隨著結構尺寸不斷縮小，購買光刻機的成本將持續增加。也就是說但凡無法保證24/7滿負荷、不間斷運行，其盈利模式就會受到影響。這就對數字線程提出了新的要求，即運營者必須準確了解所有設備中的每個細節、發生的一切情況，確保在故障出現之前就做出預測性維護。
主持人：沃爾瑪之前曾嘗試建設數字商店和虛擬商場，但消費者們反響平平。他們會選定一款流行的家居裝修遊戲，然後在其中建立商店，銷售跟各種裝修風格相關的沃爾瑪產品。大家在遊戲中下單即可，貨品會直接打包運送到家門口。這個想法聽起來不錯呀，那作為工業元宇宙的主要受眾，工程師們期待的是什麼樣的解決方案？他們理想中的元宇宙會是什麼樣子？
Busch: 隨著時代滾滾向前，越來越多的工程師們都成長在電子遊戲風靡的年代，也因此希望在工作中擁有類似的愉悅體驗。同樣的，當大家在家中體驗最新款的高配置電腦時，也不希望回到辦公室對著一台古董機。在我看來，這就是人們對於工作環境的期望產生了不同於以往的變化。
這不禁讓我想到AI，特別是生成式AI。我堅信這項技術能幫助大家優化自己的工作流程，節約精力處理自己真正擅長的任務。舉例來說，程式設計師們期待的當然是把一個個精彩的想法轉化成實際功能、編寫出廣受好評的新款應用程序。相比之下，給開發項目寫說明文檔則相當枯燥。如果每人都有自己的生成式AI助手，那就能把簡單重複的內容編寫交給它，我們專注於解決複雜的難題。這種化繁為簡、提高效率的體驗肯定能在從業者當中得到認可、激起共鳴。人人都想做自己愛做的事，也就是解決問題、編寫酷炫的軟體。至於單調且毫無成就感可言的任務，還是留給AI比較好。
說到這裡，就不得不提我們西門子與索尼合作開發的頭顯——我自己已經體驗過首批工程樣機，相當出彩。戴上頭顯後，我們就能認真端詳手中握持的虛擬器件，隨時轉動和觀察，如同它真的就在掌心。這將徹底顛覆我們操作數字對象的方式，我無比期待它的正式推出。
問題：您覺得這種設計方式會影響一切現有產品嗎？在虛擬環境下做設計能帶來哪些優勢？
Busch: 是的，因為操作難度大大下降了。在現實世界中做設計的時候，每每形態大小發生改變，哪怕只是一點點改變，都會帶來重大影響。而在純數字環境之下，創作者可以使用各種小器件和工具完成創作。比如隨意拖放、實時變更等等，在滿意之後再通過編程將其納入模型。這就消除了很多麻煩的小問題，帶來截然不同於以往的工作流程。所見即所得，永遠都非常重要。
問題：您認為數字孿生能夠快速普及嗎，比如說滲透進成千上萬的製造業工廠？
Busch: 據我們觀察，普及的浪潮已經湧起。西門子有不少來自各行各業的領先客戶，他們都面臨著巨大的生產力壓力。汽車行業需要推動多維度轉型，壓力很大、要求也很高；再就是物流企業和配送中心，他們的壓力巨大；還有食品和飲料行業，企業需要降低批量、快速調整配方並推出更多有特色的新品，很不容易。他們都熱切盼望新技術能幫助解決問題，也願意積極參與體驗。
所以目前唯一阻礙數字孿生普及的問題，就是企業自身的接納能力以及解決方案在部署方面的易用度。所以要想推廣這類新型解決方案，首先得想辦法讓它更易於部署、更好上手操作。為此，我們正在不斷努力降低准入門檻，把數字孿生方案打造成即插即用，購買-安裝-運行一體化的友好形式。我們正在努力解決這個問題，相信在完成之後市場規模也將隨之擴大。
問題：在您看來，工業元宇宙該不該走開放路線？您認同整體開放嗎，還是說只有特定部分適合開放？OmniVerse是一套綜合性的工具平台，它優點多多，但不少用戶擔心自己會因此被牢牢綁定在英偉達身上。
Busch: 這個問題不難回答。開放性有著深遠的意義，它代表參與開放的底層生態系統能夠藉此獲益，在我看來這也是決定工程元宇宙能否成功的關鍵因素。當然，不同的參與者對於開放也有不同的理解。比如說傳統的工業市場，特別是可編輯邏輯控制器（PLC）市場，就一直非常封閉。所以他們眼中的開放，跟一般人眼中的開放肯定是兩個概念。但就在當下、就在我們交談的同時，情況正在發生可喜的轉變，相信這片冰封的大地即將解凍。
我們支持高度開放的產業體系，這樣才能降低各方新型技術成果的整合門檻。也正因為如此，我們才決定與生態系統夥伴緊密合作——包括寶馬、英偉達，還有工具機製造商DMG MORI等中小型企業。我們正向各方合作研究工具機設備的自動編程技術。這是一件影響深遠的大事，有望將生產力、資源可用性等難題全部用自動化的方式管起來。而開放正是其中的關鍵，我們也已經並將繼續為此而奮鬥。
歸根結底，市場絕不會坐視GPU業務的一家獨大，也絕不會有單獨哪股力量能夠獨攬數據資源。為此，我們決定與不同行業的合作夥伴共同開發多種多樣的解決方案，也將努力保持住這份對開放性的堅守和認同。
