在技術(shù)狂飆突進(jìn)的年代，數(shù)字孿生作為一個對人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)進(jìn)行綜合運用的技術(shù)框架，越來越成為推動數(shù)字社會建設(shè)的重要力量，分別進(jìn)入各國的國家戰(zhàn)略之中。
在我國，國家發(fā)改委2020年4月就已經(jīng)把數(shù)字孿生列為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的支撐性基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)創(chuàng)新賦能的關(guān)鍵對象，疫情期間聞名世界的雷神山醫(yī)院便是利用了數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行建造。
數(shù)字孿生也成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中炙手可熱的焦點。根據(jù)《如何利用數(shù)字孿生幫助企業(yè)創(chuàng)造價值》行業(yè)白皮書，到2021年，半數(shù)的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生，從而使這些企業(yè)的效率提高10%；到2024年，將有超過25%的全新數(shù)字孿生將作為新loT原生業(yè)務(wù)應(yīng)用的綁定功能被采用。
然而，隨著數(shù)字孿生與社會生活生產(chǎn)的聯(lián)系越發(fā)緊密，數(shù)字孿生底層算法黑箱的問題也越發(fā)凸顯。在數(shù)字孿生系統(tǒng)的分層體系下，通過算法黑箱將模型和數(shù)據(jù)封裝于交互界面之后是一種常見的工程模式，在化簡技術(shù)復(fù)雜性的同時也導(dǎo)致“規(guī)則隔音”現(xiàn)象日益嚴(yán)重。
如何在數(shù)字孿生的發(fā)展中規(guī)避這一技術(shù)弱勢，是數(shù)字孿生走向未來的必經(jīng)之路。
數(shù)字孿生集算法之大成
幾千年來，從游牧社會、農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會到信息社會，人類社會一直面臨的重大挑戰(zhàn)之一，就是如何在不確定性的環(huán)境中進(jìn)行決策。正如《韓非子》所言：“智者決策於愚人，賢士程行於不肖，則賢智之士羞而人主之論悖矣。”
在最初的農(nóng)業(yè)社會里，人們往往通過占卜來進(jìn)行決策，宗教是人類面在不確定性的環(huán)境中進(jìn)行選擇的依靠。面對一觸即發(fā)的部落戰(zhàn)爭，出征前面對戰(zhàn)爭結(jié)果的無常，部落首領(lǐng)、諸侯國王們求助龜殼裂紋、星象占卜，以預(yù)測等各種重大事件的走向，指導(dǎo)重大決策。
人類對科學(xué)認(rèn)知的進(jìn)步為人類社會帶來了科學(xué)的決策。比如，決定火箭的發(fā)射，就需要計算發(fā)射窗口期，要計算月球跟地球的距離，要預(yù)測未來天氣的變化，選擇飛機(jī)的外形和材料，就需要基于風(fēng)洞試驗等空氣動力學(xué)規(guī)律，所有的這些所有都是基于科學(xué)的決策。
時至信息時代，智能技術(shù)的發(fā)展和成熟為人們的決策帶來了新的選擇——算法。根據(jù)數(shù)據(jù)，算法能夠?qū)ξ磥恚魈臁⒑筇欤╋L(fēng)機(jī)的風(fēng)力發(fā)電量進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測；算法能夠幫助美國Uptake公司對卡特彼勒工程機(jī)械運行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的服務(wù)；算法能夠為新零售企業(yè)盒馬鮮生當(dāng)天新鮮的產(chǎn)品的選品進(jìn)行決策；算法能夠為不同的用戶打造千人千面的主頁。
集算法大成的技術(shù)則非數(shù)字孿生莫屬。數(shù)字孿生發(fā)端于美國國家航天航空局（NASA）的阿波羅項目，是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺嶓w對象的數(shù)字模型。
數(shù)字孿生通過實測、仿真和數(shù)據(jù)分析來實時感知、診斷、預(yù)測物理實體對象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調(diào)控物理實體對象的行為，通過相關(guān)數(shù)字模型間的相互學(xué)習(xí)來進(jìn)化自身，同時改進(jìn)利益相關(guān)方在物理實體對象生命周期內(nèi)的決策。
我在《數(shù)字孿生》一書中也提到，數(shù)字孿生就是在一個設(shè)備或系統(tǒng)“物理實體”的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造一個數(shù)字版的“虛擬模型”。這個“虛擬模型”被創(chuàng)建在信息化平臺上提供服務(wù)。值得一提的是，與電腦的設(shè)計圖紙又不同，相比于設(shè)計圖紙，數(shù)字孿生體最大的特點在于，它是對實體對象的動態(tài)仿真。也就是說，數(shù)字孿生體是會“動”的。
同時，數(shù)字孿生體“動”的依據(jù)，來自實體對象的物理設(shè)計模型、傳感器反饋的“數(shù)據(jù)”以及運行的歷史數(shù)據(jù)。實體對象的實時狀態(tài)，還有外界環(huán)境條件，都會“連接”到“孿生體”上。
數(shù)字孿生無可比擬的優(yōu)越性顯而易見。通過數(shù)字孿生，物理世界中產(chǎn)品、服務(wù)或過程數(shù)據(jù)也會同步至虛擬世界中，虛擬世界中的模型和數(shù)據(jù)會和過程應(yīng)用進(jìn)行交互。向過程應(yīng)用輸入激勵和物理世界信息，就可以得到包括優(yōu)化、預(yù)測、仿真、監(jiān)控、分析等功能的輸出。
在數(shù)字孿生的模型構(gòu)建下，人們將能夠輕易地縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高建筑物的資源優(yōu)化效率，提供一種新的醫(yī)學(xué)分析途徑，或者構(gòu)造一種城市的資源配置新模式。而這，正是人類決策能夠?qū)崿F(xiàn)的最高級形態(tài)。
算法為數(shù)字孿生帶來挑戰(zhàn)
算法作為數(shù)字孿生的基底，是一種全新的認(rèn)識和改造這個世界的方法論。隨著數(shù)字孿生與社會生活生產(chǎn)的聯(lián)系越發(fā)緊密，算法對社會產(chǎn)生的影響也更加深刻。建立在大數(shù)據(jù)和機(jī)器深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的算法，具備越來越強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)與決策功能。
算法通過既有知識產(chǎn)生出新知識和規(guī)則的功能被急速地放大，但在人們輕易地享受算法帶來的優(yōu)化決策時，卻常常忽略了算法并不必然的客觀性和技術(shù)的弱點。算法存在的前提就是數(shù)據(jù)信息，而算法的本質(zhì)則是對數(shù)據(jù)信息的獲取、占有和處理，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)和信息。
簡言之，算法是對數(shù)據(jù)信息或獲取的所有知識進(jìn)行改造和再生產(chǎn)。由于算法的“技術(shù)邏輯”是結(jié)構(gòu)化了的事實和規(guī)則“推理”出確定可重復(fù)的新的事實和規(guī)則，以至于在很長一段時間里人們都認(rèn)為，這種脫胎于大數(shù)據(jù)技術(shù)的算法技術(shù)本身并無所謂好壞的問題，其在倫理判斷層面上是中性的。
然而，隨著人工智能的第三次勃興，產(chǎn)業(yè)化和社會化應(yīng)用創(chuàng)新不斷加快，數(shù)據(jù)量級增長，人們已經(jīng)逐漸意識到算法所依賴的大數(shù)據(jù)并非中立。它們從真實社會中抽取，必然帶有社會固有的不平等、排斥性和歧視的痕跡。當(dāng)這些不客觀性導(dǎo)入進(jìn)數(shù)字孿生的技術(shù)框架時，人們也就不再能夠保證數(shù)字孿生最后決策的中立與最優(yōu)了。
從技術(shù)的弱點來看，在數(shù)字孿生時代，現(xiàn)實世界在數(shù)字世界里被重建，隨后數(shù)據(jù)驅(qū)動算法作出決策并借助界面層把指令傳遞到現(xiàn)實世界中。讓人焦慮的是，數(shù)字空間的運作邏輯——算法卻是不透明的。在人工智能深度學(xué)習(xí)輸入的數(shù)據(jù)和其輸出的答案之間，存在著人們無法洞悉的“隱層”，它被稱為“黑箱”。
黑箱便是關(guān)于“不透明”的一個比喻：人們把影響自身權(quán)利義務(wù)的決策交給了算法，卻又無法理解黑箱內(nèi)的邏輯或其決策機(jī)制。這里的“黑箱”并不只意味著不能觀察，還意味著即使計算機(jī)試圖向我們解釋，人們也無法理解。
事實上，早在1962年，美國的埃魯爾在其《技術(shù)社會》一書中就指出，人們傳統(tǒng)上認(rèn)為的技術(shù)由人所發(fā)明就必然能夠為人所控制的觀點是膚淺的、不切實際的。技術(shù)的發(fā)展通常會脫離人類的控制，即使是技術(shù)人員和科學(xué)家，也不能夠控制其所發(fā)明的技術(shù)。
算法的飛速發(fā)展和自我進(jìn)化已初步驗證了埃魯爾的預(yù)言，數(shù)字孿生更是凸顯了“算法黑箱”現(xiàn)象帶來的某種技術(shù)屏障。弗蘭克·帕斯奎爾在《黑箱社會》中將這一隱喻發(fā)揮得淋漓盡致，抨擊了美國社會正陷入被金融和科技行業(yè)的秘密算法所操控的、令人難以理解的狀態(tài)。
任何技術(shù)都很難不受到商業(yè)偏好的影響，這使得算法黑箱也往往與“算法獨裁”“算法壟斷”等負(fù)面評價綁定在一起。算法的研發(fā)和運行作為商業(yè)秘密，受到各個企業(yè)的保護(hù)，資本可以輕易地將自身的利益訴求植入算法，利用技術(shù)的“偽中立性”幫助自身實現(xiàn)特定的訴求，實現(xiàn)平臺的發(fā)展與擴(kuò)張，追求利益最大化。
數(shù)字孿生的風(fēng)險預(yù)警
數(shù)字孿生時代，政府和企業(yè)都大量使用算法進(jìn)行自動化決策，而其中公權(quán)力機(jī)關(guān)使用算法黑箱導(dǎo)致的決策不透明更易受人詬病。數(shù)字孿生時代，算法的黑箱化趨勢日益明顯。通過簡單直接的界面就足以給公眾提供規(guī)則的指引，因此決策規(guī)則的隱蔽性更強(qiáng)，從而埋下了權(quán)力恣意的種子。
以美國為例，由于算法錯誤導(dǎo)致公民權(quán)利受損的事件屢見不鮮。伊利諾伊州兒童和家庭服務(wù)部在2017年12月停用了一個兒童安全和風(fēng)險評估系統(tǒng)，原因是該預(yù)測算法的不準(zhǔn)確性導(dǎo)致父母與子女被錯誤分離的情況；2007年科羅拉多州的公共福利系統(tǒng)以及2016年阿肯色州醫(yī)保系統(tǒng)中的代碼錯誤，造成對部分公民的福利申請被錯誤削減或駁回。
此外，當(dāng)復(fù)雜的算法適用于商業(yè)決策時，決策者實際上把算法作為決策的依據(jù)，這時或多或少轉(zhuǎn)嫁了決策責(zé)任。將決策規(guī)則封裝起來，隱藏了因果關(guān)系或者至少導(dǎo)致因果關(guān)系復(fù)雜化，這就使得作為法治基石的問責(zé)機(jī)制有可能逐漸分崩離析。
此前備受關(guān)注的《外賣騎手，困在系統(tǒng)里》的文章，就一度將系統(tǒng)的困境歸結(jié)于算法之上。但顯然，無論外賣派送系統(tǒng)的算法技術(shù)是多么復(fù)雜，這在法律上都無關(guān)緊要，事關(guān)重要的算法大多由公權(quán)力機(jī)關(guān)或平臺企業(yè)在操作，討論平臺在保障外賣騎手權(quán)益方面的責(zé)任才是關(guān)鍵所在。
基于此，為更好促進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)的落地應(yīng)用，社會在積極支持與配合的同時，也要正確應(yīng)對潛在的問題與風(fēng)險。其中，算法透明經(jīng)常被視為解決算法黑箱問題最直接、有效的方式，并與知情權(quán)、行政公開、透明政府等概念具有親和性。通過對算法黑箱的信息進(jìn)行披露，包括代碼、公式、參數(shù)等內(nèi)部信息，可以緩解公眾與算法操控者之間的信息不均衡，抑制權(quán)力的恣意。
通過法律規(guī)制以消解隱憂是數(shù)字孿生得以長遠(yuǎn)發(fā)展的另一必然。顯然，孿生數(shù)據(jù)安全的保障有賴于法律-技術(shù)雙重保障型體系的構(gòu)建和完善。其中，技術(shù)是體系支撐，法律是重要基礎(chǔ)。
一方面，標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失將會嚴(yán)重阻礙數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，亟須構(gòu)建規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)體系來指導(dǎo)與參考。這就需要推動相關(guān)法律的設(shè)立，完善相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立行業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)范，提高數(shù)據(jù)處理的安全性，以便順利完成數(shù)據(jù)的交換、集成與融合工作。
另一方面，是要打破商業(yè)資本與技術(shù)之間強(qiáng)烈的依附性，避免商業(yè)利益成為權(quán)力的方向盤。當(dāng)前，算法治理已是大勢所趨，政府要加大對算法技術(shù)的把控，建立透明的算法運行機(jī)制和協(xié)調(diào)的智能政務(wù)系統(tǒng)，設(shè)立算法技術(shù)研發(fā)和運行的標(biāo)準(zhǔn)，嵌入公共利益的價值觀，平衡多元價值。
總之，數(shù)字孿生作為一種無縫連接信息物理并使之融合的實用技術(shù)，不僅是未來制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，也在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮重要的價值。因此，在社會不斷探索數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用價值的同時，人們也要積極做好數(shù)字孿生技術(shù)的風(fēng)險預(yù)警工作，讓最優(yōu)決策有安全的保障。
