前 言

元宇宙，无论是哪种观点和定义，基本上都认可它是用数字技术构建的一个虚拟世界。而仿真，也是利用数字技术构建研究对象的数字模型，并开展相关的应用。因此，仿真和元宇宙应该存在底层的紧密联系。这里以军事为例，初步阐述了从仿真向元宇宙发展的一种可能途径。

仿真具有非常广泛的应用范围，不同的领域使用不同的仿真技术和方法。仿真的分类方式也有多种，有一种方式将仿真分为系统仿真、CAE（计算机辅助工程，Computer Aided Engineering）、复杂系统仿真。

系统仿真是应用比较广泛的一类仿真，中国仿真学会在成立之初名为中国系统仿真学会，2016年才更名为中国仿真学会。对于系统仿真，按照Averill M.Law在Simulation Modeling and Ayalysis一书中的介绍，是对系统建立的数学模型的数值求解。我们常见的系统多种多样，系统仿真建立的是系统的数学逻辑模型，使用包括数值积分的方法进行求解。所以系统仿真和计算数学、科学计算有着密切的联系。

另一类是以FEM方法为代表的CAE，之前CAE和仿真领域互相并不认为CAE也是一类仿真，但如果从建模仿真的定义来看无疑也包括CAE，近年来中国仿真学会也设立了CAE专委会。CAE无疑也是随着数字计算机技术的发展和应用需求的牵引而发展进步的，并且与工业设计制造密切相关，当下也成为影响我们发展的卡脖子问题之一。

CAE研究的是物理对象的机电热液等多学科领域问题，简单的说它构建的是研究对象的几何、物理模型，将非线性对象线性化、离散化，根据边界条件和接触关系，采用逐个单元遍历计算的方式进行求解。

第三类仿真是针对复杂系统的仿真。复杂系统的特点是由多个主体组成，一般具有自主性，且主体之间存在随机交互关系，主体及相互关系构成了复杂性。可以认为其本质是与系统仿真和物理仿真不同，复杂系统无法用一个全局的数学方程组来描述（虽然每个主体及相互关系可以用方程和参数传递来描述），因此也无法用完全数学的方法来求解（类似系统动力学从宏观层面研究复杂系统的方法例外）。

在数字计算机上，复杂系统仿真的主流方法是采用多主体的建模仿真方法。底层采用离散仿真，针对复杂个体，可以采用智能体建模，最终通过还原主体功能及交互过程来复现复杂系统的动态演化。

以上是对三种主要类型仿真的简单描述，当从仿真演化到元宇宙时，应在不同仿真的基础上进行模型和系统的同步的演进。

对于元宇宙，当前存在不同的观点。从最初在《雪崩》出现这个提法，原书作者Neal Stephenson在2011年和2017年公开发表了对原书的反思，这促使我们在探究和开展元宇宙相关工作时，应与当下和应用领域结合起来。

不同的企业也对元宇宙有不同的理解，往往和企业的主营业务相关。

例如微软CEO将元宇宙描述为“将整个世界变成一个应用程序”的平台，这样可以将其具有优势的业务，包括操作系统、云、HMD、游戏机和游戏、社交等关联起来。

而作为元宇宙的推动者Meta公司，则侧重于沉浸式VR和社交，也是与其业务密切相关。

按照2023年全国科学技术名词审定委员会在元宇宙级核心术语概念研讨会上提出的，元宇宙是人类运用数字技术构建的，由现实世界映射或超越现实世界，可与现实世界交互的虚拟世界。

这个定义的核心是虚拟世界，可以理解为由仿真模型+数据构建的仿真世界，重点是这个虚拟世界是可交互的。

不同的行业可能有不同的元宇宙。虽然只有一个物理世界，但针对这个物理世界构建一个满足各行业应用的元宇宙既不可能也没必要。正如针对同一个对象，构建一个满足所有要求的仿真模型既不可能也没必要一样。

对于军事元宇宙，可以介绍两个公开的案例。

第一个是微软基于HoloLen研发的军用AR头显IVAS，它可以将战场上关键信息通过数字化的方式投射到战士眼前，使得士兵具有空前的战场透视能力。

第二个是美国创业公司Red6的AR头显ABAR，它可以让飞行员驾驶飞机实际飞行时，在头盔上显示数字化的对象，既可以开展空战对抗，也可以进行空中加油之类的训练。

这两个案例除了HMD之外，通信和高精度定位都是关键的硬件设备。

北约也提出了军事元宇宙的作战概念。对比了多种元宇宙概念之后，得出的结论是军事元宇宙应包含以下内容：

发现、用户界面和沉浸、机器人/传感器/物联网、数据与数字孪生、虚拟经济、内容、服务与资产、交互工具与标准、网络、边缘/云、安全、隐私、采购，文化。

英伟达公司也推出了用于创建和操作元宇宙应用程序的平台-Omniverse。该平台包括Connect、Nucleus、Simulation、RTX和Kit。其核心是将不同厂家的数字创作软件连接起来，并且提供了公共的底层软硬件。

更值得关注的是OpenUSD标准，该标准由Pixar、Apple、Adobe和AutoDesk四家公司联合发起，为数字内容数据提供了统一的数据标准。

OpenUSD试图获得主流数字创作软件的支持，可以为多用户协同内容创作以及数字资产的运用提供统一标准的基础。

基于上述内容，设想的军事元宇宙将包括军事作战、军工制造、国防教育和严肃游戏等相关内容。

当然，为了实现从仿真到元宇宙的演化，还有非常多的研究和开发工作需要展开，至少可能包含以下四个方面；

用户体验：具有统一的身份来跨越不同系统，身份用于资产的归属，进而为资产的共创共用共享提供支撑，并且不同系统具有统一的入口；

内容生成：技术方面包含了UGC和AIGC，业务方面要提供资产的确权定价交换和传递，需要统一的数据格式标准；

业务模式：从传统的软件销售和增值服务，向开放平台、使用付费、生态社区、去中心化发展；

系统技术：具有虚拟世界泛在持续、同步演化、随遇接入等特点；

总结起来说，从仿真到元宇宙，就是要实现数字系统的大联合，以及人机物环的大联合。