6月23日，由中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)主辦的CCF TF 第62期研討會(huì)于線(xiàn)上成功舉辦。本次研討會(huì)在線(xiàn)深入探討了元宇宙數(shù)字化底座的三大支柱技術(shù)——空間重建、三維人動(dòng)作捕捉重建和數(shù)字孿生，分析它們的技術(shù)價(jià)值、演化路徑與發(fā)展方向。

作為數(shù)字孿生領(lǐng)域?qū)＜遥?/span>UINO優(yōu)锘科技ThingJS PaaS平臺(tái)負(fù)責(zé)人沈祎崗受邀參與，分享了UINO優(yōu)锘探索元宇宙的低零代碼實(shí)踐——ThingJS。

去年，“元宇宙”成為熱門(mén)話(huà)題，頻繁進(jìn)入大家視野，但其實(shí)它并不是一個(gè)全新概念，跟很多新概念一樣，元宇宙也是從原有的一些概念衍生出來(lái)的。UINO優(yōu)锘認(rèn)為元宇宙其實(shí)就是數(shù)字化進(jìn)程到了更深度的階段，使得虛擬世界和真實(shí)世界開(kāi)始呈現(xiàn)深度的融合，真實(shí)世界越來(lái)越虛擬化，虛擬世界越來(lái)越真實(shí)化。

虛擬世界的真實(shí)化簡(jiǎn)單可以理解為，人們?cè)谔摂M世界的自然體驗(yàn)更加真實(shí)化，游戲、社交平臺(tái)等從2D走向3D，從屏幕走向VR，通過(guò)AR/MR進(jìn)入現(xiàn)實(shí)，這都是虛擬世界真實(shí)化的一方面。另一方面，隨著比特幣等虛擬貨幣的興起，能夠讓數(shù)字世界里的虛擬資產(chǎn)實(shí)體化，并且具有唯一性的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)也逐漸成熟，這也是虛擬世界真實(shí)化的重要演進(jìn)。

而真實(shí)世界虛擬化，一是生產(chǎn)資料虛擬化，二是生產(chǎn)活動(dòng)虛擬化，這意味著我們會(huì)在元宇宙中通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，將真實(shí)世界中的每一個(gè)東西進(jìn)行數(shù)字化，通過(guò)3D可視化的方式，把現(xiàn)實(shí)生活里的場(chǎng)景、應(yīng)用，映射到虛擬世界里，讓其更加生動(dòng)、自然地呈現(xiàn)出來(lái)。而UINO優(yōu)锘一直在做的數(shù)字孿生本質(zhì)上就是將真實(shí)世界虛擬化，其實(shí)就是在走向元宇宙。

那UINO優(yōu)锘在推動(dòng)元宇宙發(fā)展做了什么事情？UINO優(yōu)锘自主研發(fā)了一個(gè)數(shù)字孿生引擎ThingJS，并且基于ThingJS引擎打造了一系列數(shù)字孿生工具鏈，以低零代碼的方式，助力降低數(shù)字孿生應(yīng)用的成本。

01ThingJS發(fā)展歷程

2012年，UINO優(yōu)锘就開(kāi)始做數(shù)字孿生應(yīng)用，當(dāng)然那個(gè)時(shí)候數(shù)字孿生這個(gè)概念還沒(méi)有興起，當(dāng)時(shí)UINO優(yōu)锘的認(rèn)知很簡(jiǎn)單，我們認(rèn)為未來(lái)一定是萬(wàn)物可視的，直到2015年，UINO優(yōu)锘才開(kāi)始意識(shí)到在做的就是一一映射且有真實(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生。

所以這10年里，UINO優(yōu)锘經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一個(gè)階段0到1，我們從金融行業(yè)的數(shù)據(jù)中心三維可視化系統(tǒng)開(kāi)始做起，慢慢地覆蓋到各行各業(yè)，在這個(gè)過(guò)程中積累了各行業(yè)的數(shù)字孿生應(yīng)用嘗試。

在掌握了一定的數(shù)字孿生應(yīng)用開(kāi)發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)時(shí)，我們開(kāi)始意識(shí)到數(shù)字孿生應(yīng)用是要一直這樣不斷地去拓展各行各業(yè)的應(yīng)用嗎？如果是這樣，那僅憑UINO優(yōu)锘一家企業(yè)是做不到的，所以UINO優(yōu)锘希望把這些年積累下來(lái)的數(shù)字孿生開(kāi)發(fā)能力工具化、平臺(tái)化，讓更多的行業(yè)合作伙伴能夠利用這些工具平臺(tái)去完成他們的數(shù)字孿生應(yīng)用。

那1到2的過(guò)程開(kāi)始時(shí)間比較早，2014年我們推出了第一個(gè)數(shù)字孿生工具模模搭，它是一個(gè)3D場(chǎng)景搭建工具，當(dāng)時(shí)，模模搭能夠立即搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的3D場(chǎng)景，可以對(duì)接數(shù)據(jù)，通過(guò)API調(diào)用來(lái)構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用，并且還可以去對(duì)接各種第三方的現(xiàn)成應(yīng)用系統(tǒng)。最開(kāi)始就是這樣一個(gè)概念，自此之后的三年內(nèi)，我們都在利用該工具去做一些樣板項(xiàng)目，來(lái)驗(yàn)證我們的技術(shù)鏈條，同時(shí)驗(yàn)證利用平臺(tái)化方式去做3D可視化開(kāi)發(fā)這件事是否成立。

到了2018年，我們基于WebGL推出了ThingJS引擎。首先ThingJS的“Thing”代表它是面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的，其次 “JS”很明確，3D引擎對(duì)外的API標(biāo)準(zhǔn)就是JS語(yǔ)言，只要會(huì)前端的工程師都可以進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

今年，我們又在ThingJS引擎基礎(chǔ)上推出了全新數(shù)字孿生工具集ThingStudio森工廠(chǎng)，我們把它稱(chēng)之為UINO 2.2。森工廠(chǎng)里有很多數(shù)字孿生工具，比如森數(shù)據(jù)，用來(lái)把真實(shí)世界里產(chǎn)生的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)對(duì)接到數(shù)字孿生世界，或是對(duì)接到元宇宙里；森城市工具可以幫助大家快速地構(gòu)建一個(gè)3D城市；森園區(qū)可以幫大家能夠快速的構(gòu)建一個(gè)園區(qū)級(jí)的數(shù)字孿生應(yīng)用；森大屏是一個(gè)拖拉拽輕松搭建可視化大屏平臺(tái)；森拓?fù)淇煽焖倮L制物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)組態(tài)、IT運(yùn)維、流程圖等多場(chǎng)景下的拓?fù)鋱D。

森工廠(chǎng)網(wǎng)址：studio.thingjs.com

就像上圖展現(xiàn)的一樣，森工廠(chǎng)類(lèi)似一個(gè)數(shù)字孿生應(yīng)用生產(chǎn)車(chē)間，當(dāng)然我們還提供了很多數(shù)字孿生資源庫(kù)，里面有模型、插件等資源，能夠更方便大家去快速構(gòu)建數(shù)字孿生應(yīng)用。

02ThingJS 2.0 功能再升級(jí)

接下來(lái)給大家詳細(xì)講一講ThingJS引擎的一些最新進(jìn)展。2018 年，為了讓更多伙伴，能輕松開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)「3D可視化應(yīng)用」，我們推出了ThingJS API 1.0版。通過(guò)高度的功能封裝，讓沒(méi)有 3D 開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人，也能快速開(kāi)發(fā)出自己想要的物聯(lián)網(wǎng)3D可視化應(yīng)用。從而做到，真正鏟平3D可視化開(kāi)發(fā)門(mén)檻。

ThingJS API 1.0經(jīng)過(guò)三年持續(xù)開(kāi)發(fā)我們發(fā)現(xiàn)了需要升級(jí)的方向，在2020年底開(kāi)始API 2.0的研發(fā)，并于今年第一季度推出了API 2.0 beta版。API 2.0 在性能、架構(gòu)、功能上實(shí)現(xiàn)了全面的進(jìn)化，成為更適合數(shù)字孿生應(yīng)用的引擎。

1、API進(jìn)化

開(kāi)放更多適用于數(shù)字孿生應(yīng)用的接口功能，接口開(kāi)放量再創(chuàng)新高。

①一方面，將這些接口的開(kāi)發(fā)邏輯簡(jiǎn)化，使其更易用，來(lái)提升開(kāi)發(fā)效率；

②另一方面，開(kāi)放接口總量已經(jīng)超過(guò)1000個(gè)，相比1.0 已增加了45%新功能，未來(lái)還會(huì)持續(xù)增加更多新的能力。

2、架構(gòu)進(jìn)化

之前，ThingJS API 1.0 的開(kāi)發(fā)者只能自己找方法去擴(kuò)展和復(fù)用功能，沒(méi)有提供推薦方式?，F(xiàn)在，API 2.0 進(jìn)行了模塊化架構(gòu)升級(jí)，當(dāng)API功能不滿(mǎn)足需求時(shí)，可以很容易的通過(guò)組件、插件、預(yù)制件等方式靈活擴(kuò)展，一切都交給開(kāi)發(fā)者，自由掌控組件的生命周期；還提供了插件的方式，可以對(duì)一個(gè)獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行復(fù)用，如電梯、停車(chē)場(chǎng)；還提供了預(yù)制件，可以預(yù)先準(zhǔn)備好一個(gè)具有功能的物體模板，使用時(shí)候拿起就用。

3、引擎進(jìn)化

基于升級(jí)版架構(gòu)，ThingJS API 1.0將渲染和邏輯分離，渲染時(shí)可以做到在UE/Unity/WebGL之間實(shí)現(xiàn)一鍵動(dòng)態(tài)切換，切換后可充分發(fā)揮各渲染引擎的性能優(yōu)勢(shì)。

除了以上的三大功能升級(jí)外，也會(huì)有一些小的特色項(xiàng)的升級(jí)，比如：

為了降低使用門(mén)檻，ThingJS API 2.0 通過(guò)封裝，簡(jiǎn)化了很多工作，在物體數(shù)量非常多時(shí)，為了使用批量渲染，其他WebGL引擎可能要寫(xiě)超過(guò)1000行的代碼，以適配不同的渲染效果、和控制方式，而在ThingJS API 2.0 中只需要一行代碼，就可以實(shí)現(xiàn)。

ThingJS API 2.0 增強(qiáng)了GIS能力，對(duì)于超大型城市和地理場(chǎng)景，不僅輕松解決了「視錐體」裁剪導(dǎo)致的地形缺失問(wèn)題，更能輕松完成地球以及地球表面物體的渲染，且占用更少內(nèi)存，進(jìn)一步提升了超大型場(chǎng)景的渲染性能。

ThingJS API 2.0增強(qiáng)了水面渲染的調(diào)節(jié)能力，相較于1.0增加了環(huán)境貼圖/調(diào)節(jié)水面波浪/調(diào)節(jié)反射比率/調(diào)節(jié)倒影扭曲等能力， 效果上更加真實(shí)。

同時(shí)，我們還提供了仿真水面，通常必須通過(guò)流體力學(xué)、專(zhuān)業(yè)計(jì)算軟件計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)的效果，我們?cè)趙ebGL端就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)計(jì)算和渲染，這是UINO優(yōu)锘的專(zhuān)利算法。

在地形渲染時(shí)，經(jīng)常遇到業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)需要和地形緊密貼合的情況，因此，ThingJS API 2.0增加了貼地形線(xiàn) & 貼地面功能，以滿(mǎn)足用戶(hù)不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

03ThingJS未來(lái)展望

未來(lái)，我們將利用ThingJS引擎升級(jí)版架構(gòu)，快速支持最新的技術(shù)WebGPU，并且ThingJS開(kāi)發(fā)者們不需要做任何的修改操作，就可以體驗(yàn)WebGPU帶來(lái)的新的能力提升。此外ThingJS API 2.0還將在接下來(lái)的1年內(nèi)，持續(xù)補(bǔ)充以下功能：

• 支持物理系統(tǒng)，提供更多仿真應(yīng)用所需要的能力
• 支持WebXR，讓大家可以輕松構(gòu)建自己的Web端VR、AR應(yīng)用
• 支持節(jié)點(diǎn)式材質(zhì)編輯器，方便大家自定義自己想要的材質(zhì)效果
• 在2022年底前，逐步將T3D渲染引擎和ThingJS API 2.0 開(kāi)源，讓T3D和ThingJS加速發(fā)展，成為眾創(chuàng)引擎
• ……

ThingJS創(chuàng)立之初就希望面向開(kāi)發(fā)者開(kāi)放所有能力，與各行業(yè)專(zhuān)家一起構(gòu)建海量、垂直的數(shù)字孿生可視化應(yīng)用。從2018年ThingJS發(fā)版到現(xiàn)在，已經(jīng)有用了50萬(wàn) 注冊(cè)用戶(hù)，我們也期待聽(tīng)到大家的意見(jiàn)，不斷優(yōu)化升級(jí)ThingJS功能，和大家一起探索元宇宙。