低成本认识世界的技术实现：数字孪生的认识论探讨*

徐瑞萍 吴选红

数字孪生是一种以现实世界为参照物，通过一定的技术手段将参照物的多元异构的实时动态数据有机整合与精准映射，在虚拟网络中还原为一个去物质化的现实世界，而且能实现现实世界与虚拟世界双向互动的技术手段。数字孪生本身具有实时精准映射、时空压缩并存、人机界面交互等显著特征。人类以此技术为基础，能同时实现对虚拟世界和现实世界的认识、干预、控制及改造，从而为人类认识世界、改造世界和创造世界提供了新的手段、路径、条件和可能性。曾经人类的许多认识和实践活动都需要在高风险和高成本的条件下进行，而如今在数字孪生的辅助下，人类在认识、改造与创造世界的过程中，通过数据的采集与分析、任务的执行与监督、服务的追踪与优化、问题的预测与阻断等，可以在孪生世界中进行低成本操作，从而大大降低了认识世界的成本——这是典型的低成本认识世界的技术实现。本文以数字孪生为例，探讨人类依靠新兴技术构建孪生世界，以实现低成本认识世界的生成逻辑和内在机制。

一、低成本认识世界的三次技术转变

在历史长河中，人类为了充分认识世界与改造世界，一直在探寻能够延伸自身器官的技术手段。自计算机诞生和互联网兴起以来，人类依靠信息技术的发展逐渐在现实世界之外构建起一个能超越时空限制的虚拟世界，为认识与实践活动提供了一个低成本的实验环境，从而极大地降低了认识世界的成本。历史地看，旨在构建一个虚拟认识对象的技术要从20世纪50年代发展起来的计算机仿真技术说起。截至目前，人类以低成本认识世界的技术尝试大致经历了三次转变。

总的来说，人类低成本认识世界的技术尝试经历了这三次转变，不断地为人类低成本认识世界带来契机（如表1所示）：第一次是借助于计算机仿真技术发现了虚拟世界，节约了人类认识世界的时间成本、空间成本；第二次是借助于虚拟现实技术，在发现虚拟世界中体验到它的真实存在，节约了时间成本、空间成本、体验成本；第三次是借助于数字孪生技术，在可以体验到的虚拟世界中开展认识、改造并创造世界的活动，不仅节约了时间成本、空间成本、体验成本，更重要的是节约了容错成本、数据处理成本、人机交互成本、管理成本等等。

表1 低成本认识世界的三次技术转变

二、低成本认识世界的内在技术逻辑

三、认识、改造与创造世界的技术联结

数字孪生助力人类实现了认识、改造与创造世界的技术联结。数字孪生依赖于高速、敏捷、实时的传感器与可视化技术，集大数据、人工智能、云计算、全息投影、虚拟现实与仿真技术于一身，通过对现实世界的实时动态的表征，忠实地为人类呈现了一个对象世界——孪生世界（如图1所示）。孪生世界的构建，得益于作为认识主体的人类利用数字孪生技术，做到对认识客体的结构、层次与本质的实时动态的数据成像。这样，孪生世界也就变成了现实世界的延伸、增强与发展。它在再现与延伸现实世界的结构、层次与本质的同时，超越了现实世界的时间与空间的限制。而在这个孪生世界中，它的去物质化属性并不是指它摆脱了物质的本源，而是指它以数据、信息、图形等方式表征了物质实体所传达出来的原始本质。

图1 认识、改造与创造世界的技术联结

因此，在这样的条件下，认识主体以数字孪生所映射的那个“微缩”世界为认识的对象，以人机交互的方式便能同时进行三项活动：一是实时、动态、精准地表征与反映认识客体的动态变化关系——认识世界；二是对认识客体的动态变化关系进行结构与层次的改造活动——改造世界，如果经过认识主体的改造活动，认识客体的本质属性发生了变化，那么认识主体将在此过程中创造一个孪生新世界——创造世界；三是认识主体以人机交互的方式，直接创造一个在此之前并不存在的认识客体，从而也就重新创造了一个孪生新世界——创造世界。如果认识主体持续地开展这三项活动，那么他最终将会发现，原来理想的那个世界终于在数字孪生的“合规律性”与认识活动的“合目的性”中得以实现。因此，认识客体也在认识主体的改造与创造能力增强的前提下，不断变得与人类社会和谐共处。

这种联结与超越，真正把认识主体与认识客体的关系问题作为一个思考的根本前提，以至于这种认识与改造世界的方式，不会被认识主体在前而认识客体在后，或认识客体在前而认识主体在后的局限所束缚。事实上，前者往往容易形成以人类为中心的认识至上观，而后者往往容易导致对“历史”世界的认识与改造，而不是对认识主体与认识客体的动态关系中所存在的那个孪生世界的改造与创造。如此说来，数字孪生将认识主体与认识客体在动态关系中合二为一，这实质上是将两者作为一个整体来看待，真正体现了两者在“关系”维度上的技术联结与内在的映射超越，深刻地揭示了数字孪生在认识论层面所具有的独特价值：它将认识、改造与创造世界进行了内在的、本质的与动态的技术联结，突出了物理世界作为一个不可分割的有机整体的属性。既然世界是一个有机整体，认识主体也许会实现将“认识活动”“认识客体”与“技术的联结”统一在“认识客体”之中，那么改造与创造世界的人类理想，将会在以数字孪生作为“技术的联结”的手段而辅助人类实现“认识客体”与“认识主体”的“不自觉的和无条件的前提”中得以实现。最终，人类认识世界、改造世界与创造世界的伟大活动，超越了认识主体与认识客体之间的“分离”与“隔阂”，变成了一个以孪生时空为主导的统一实践活动。而这种联结与超越本身已冲击了认识主体的思维惰性、封闭性和固着性，在很大程度上激发了他们的自由意志、批判精神和创造能力。

总体来看，数字孪生已真实地映射了人类认识与改造的世界的内部宏观架构、联结机制与发展规律，这与人类的思维方式和实践活动方式较为耦合，并让人类改造世界的活动与存在于其自身中的那种最高的“善”相连接。那么，人类在认识、改造与创造世界的活动中，自然会以三种方式行事：一是遵循事物发展的客观规律；二是遵循人类社会发展的客观规律；三是遵循人类自身内部的运行规律。如此一来，人类自觉的、自发的认识、改造与创造世界的活动，就会使其在技术人工物的创造活动中萌生“反身性”思想，而这种思想让人类在弄清自身的处境之后，自然就会秉持一种最高的“善”去认识与改造那个我们曾经熟悉而陌生的世界，实现认识与改造世界的过程的从“恶的状态”向“善的状态”的转变。这样的话，数字孪生的哲学意蕴便与人类的终极命运、世界的终极奥秘相互嵌套与相互作用，并驱使人类按照现实世界的本来面目去认识、改造与创造世界，并建立起一个“合规律性”与“合目的性”的自由王国。