把数字孪生上升到认识论

张靖笙

      数字孪生(Digital Twin)作为践行智能制造、工业4.0、工业互联网、智慧城市等先进理念的使能技术与手段，近年来备受关注。对于数据孪生，当前学术界和企业界的普遍观点是，数字孪生以数字化的方式建立物理实体(Physical Entity)的多维、多时空尺度、多学科、多物理量的动态虚拟实体（Virtual Entity）模型，来仿真和刻画物理实体在真实环境中的属性、行为、规则等状态，与传统数字化技术相比，数据孪生更加强调信息物理数据的融合来实现信息空间与物理空间的实时交互、一致性和同步性，从而提供更加实时、有效、精准、智能的数字化应用服务，以更好地支撑对物理实体的各种操作和活动。

      从上面的论述，我们可以看出，业界普遍认为数字孪生是解决智能制造中信息物理融合难题和践行智能制造理念与目标的关键使能技术,是一种具有非常高战略意义的科技手段或者方法论，而笔者认为，为了更有效推动广大中国政府机构和企业组织的数字化转型工作，除了要加快数字孪生技术在各领域和各行业的进一步落地应用，更有必要把数字孪生上升到数字时代认识论的角度加以研究和推广，这样能从思想认识上加快数字化转型工作。

      认识论是研究人类认识的本质及其发展过程的理论，亦称知识论，研究人类自我和外部世界、外在经验和内在经验、感性和理性的关系是认识论研究探讨的主要问题，除此之外还提出了如何寻找绝对可靠的知识的任务。人的认知过程具体包括注意、感知、记忆、想象、分析、综合、抽象、概括、判断、推理等心理操作而形成的思维过程。思维，心理学家与哲学家都认为这是人脑经过长期进化而形成的一种特有机能，并把它定义为：“人脑对客观事物的本质属性和事物之间内在联系的规律性所做出的概括与间接的反映”。任何思维过程（不管是何种形式的思维过程）都离不开四个要素：思维加工对象（即思维的材料）、思维加工的手段或方法（如分析、综合、抽象、概括、判断、推理、想象等）、思维加工缓存区（也叫“工作记忆”，用于暂存思维加工对象及加工结果）和思维加工机制。人类的思维，不仅可以使用当前感知事物的具体形象作为思维材料，还可以使用可以脱离当前的具体事物而独立存在的思维材料，在此基础上，人类可以通过进一步的思维加工（例如分析、综合、抽象、感慨和想象等），得到比当前感知更加深入的预测性感知和判断能力，仅仅利用当前感知事物的具体形象来思维，就不可能进行这一类更高级的思维加工，这是人类认知向智力迈进的关键性一步。

      十八世纪文艺复兴时期意大利哲学家维柯（Vico）指出，从哲学传统出发，人类完全不同于其他动物，使人类独一无二的是文化，人类文明是文化在人类群体间传承和发展文化而逐渐形成。诚如马克思对人的定义，人是一切社会关系的总和，社会关系是由人类个体间传播可以共同理解的思维材料而形成的。这里笔者想强调的是，不可忽视数据符号在其中所扮演的催化剂作用，维柯在其出版的著作《新科学》所描述的这种“原始”人对世界的反应本能的、独特的“诗性的智慧”应该就是人类经过几百万年进化而成的群体间通过符号化沟通交流“思维材料”的能力，动物之间可能也有语言能力，而只有人类进化到具有把“思维材料”通过涂鸦或者描绘成数据符号的方式进行思维跨时空沟通交流，这种能力是其他动物所不具备的，符号化可以让头脑中“思维材料”物化输出而更加长期和稳定地保留下来，无意义的流变的物质世界由于“思维材料”的符号固化而培育出人类社会公共认知的集体意识，因此逐步建构成富有意义而且可以承载无限自由想象力的人类精神世界，这是文化得以形成的物质基础，所以，人类历史涉及文化的传承和发展过程，而同时也是人类自我创造的过程。

      基于以上认识论的哲学基础，我们可以大致对于人类获得知识的过程做出如下描述：人类每个自我主体生活在社会共同体中，社会共同体中有各自我主体共享的数据符号系统（如语言等）；自我主体对感觉经验进行加工，在头脑中建构理性思想，主体借助语言等符号系统与共同体中其他主体传达新建构的理性思想，如果被共同体中其他主体的大部分所接受，则获得公共性成为可靠知识；共同体中主体继续在社会化活动中不断交往和交流新思想，新的知识被不断地建构和传达……从认知的角度，数据符号首先是人类社会历史文化的产物，然后也是推动人类文明发展的媒介和纽带，所有涉及到数据的问题，我们都可以从文化的层面，从人类认知和思维发展规律上找到源头。对于群体而言，数据是不断建构社会关系文明大厦的砖块，对于个体而言，是不断建构内心精神世界的工具，可以说，正是以数据符号为中介所形成的认知方式让人类具有了独特的智慧能力。

       从某种意义上说，人类的历史即是一场场信息革命所推动发展的历史，从语言的创造，到文字的出现，从造纸印刷术的发明到无线电的流行，从电视的普及到今天计算机互联网的广泛应用，数据符号应用形态的每一次改变都把人类文明推向更高的高峰，今天已经进入的大数据时代，万事万物皆可被数据化，物理世界和人类社会的一切关系皆可以用数据来表征，但纳入人类认知世界中的一切事物和活动都留下了数据镜像，大数据所建构的虚拟世界也必然将无限接近物理世界，因此也将又一次彻底改变人类认知和理解世界的方式，将给我们的世界观、价值观、认识论、方法论带来深刻的变革。

       数字孪生强调虚拟实体对物理实体的高度“写实”、忠实映射，这个理念背后也体现了实事求是的世界观和方法论，我们可以把数字孪生理解为人类在新时代更加高效地格物致知和实事求是新方式。格物致知，物格而知至，由于有数字孪生这种新技术手段的出现，我们为了致知而去格的这个物可以从传统的物理实体扩展到虚拟实体，而且由于数字孪生的虚拟实体对物理实体全生命周期的数据积累，我们几乎可以毫不费力地就认识到物理实体的完整来龙和很可能的去脉，这比起当年王阳明为了格出竹子的理，坚持盯着竹子看了六天，知还未致人倒是差点因为透支而崩溃。今天科技的快速进步让后人比前人在认知手段上不知道扩展了多少倍，我们可以这样想象，数字孪生的虚拟实体仿佛给人提供了一面对其所映射的物理实体拥有五眼六通神奇观测能力的数字魔镜，借助这面魔镜，物理实体一切状态和变化趋势都很清楚明白，当然我们也就能更好地控制物理实体按我们意愿的方向去行为或者改变。

       当然，这面数字魔镜不可能凭空从天上掉下来，对于每一个组织来说，组织所面对的任何一个物理实体或者生产力要素，背后都会有无数的各种关系影响其属性、行为、规则等状态，为了建构这面神奇的魔镜，我们就很有必要把数字孪生从方法论上升到认识论来指导组织数字化转型的各项工作，因为人类是一种思维决定行为的智慧生物，怎么看影响怎么干，如果我们仅仅把数据孪生技术看成一种工具手段，那也只能仅仅达到有之以为利的应用水平，而只有我们把数字孪生与实事求是、知行合一的价值追求结合起来，那么数字孪生理念才能像空气一样无之以为用地弥漫在组织数字化转型的道路上，进而把以一切皆可数据化的意识从改变组织文化的角度真正影响到每一位组织成员的心灵，让大家在共同的物理信息融合数据空间中自发合作打磨出这样一面魔镜。

(本稿完成与2019年4月15日凌晨，如需引用请注明出处)