构造学论行思别见传录

数字孪生卷·数字地球与仿真之道

——————

第一则·破题

构造学论曰：世之论数字地球者，多言其技，或曰大数据，或曰云计算，或曰人工智能。窃以为，其要不在“技”之新，而在“孪生”之构。孪生者，非镜像之谓也，乃虚实相生、信息互馈、同步演化之构造。真地球有一动，数字地球应之；数字地球有一推，真地球用之。

行思曰：余观数字地球之史，见其始为镜像，继为孪生，终为共生。1998年数字地球概念初出，是镜像之阶段，以卫星观测与定位数据为材，造一数字化之地球，虚实之间为单向映射。及至数字孪生引入，是孪生之阶段，以实时数据驱动，以物理模型为骨，以AI为魂，虚实之间为双向互馈。更进则有“元地球”之说，谓真实地球与虚拟地球融合为虚实共同体。三阶相续，则数字地球之道全。

别见曰：故数字孪生之要，不在“像不像”，而在“通不通” 。像者，形之似也；通者，息之应也。有形无息，则像死；有形有息，则像活。活像者，孪生之魂也。 此卷之旨，不在论技之高下，而在明其孪生—仿真—共生之构造。

——————

第二则·立基

构造学论曰：数字孪生之构造，有四重基：

一曰观之基——以卫星对地观测、地面传感器、原位观测为眼，得地球之实时状态。高分卫星得高时空分辨率，北斗卫星得实时动态高精度。观者，孪生之始也。

二曰模之基——以物理模型为骨，以数值模式为血，以AI/ML为神经。物理机制与数据驱动“双轮驱动”，方能构建高保真之孪生。模者，孪生之骨也。

三曰同之基——以数据同化之法，将观测数据融入模型，使模型之态与真实之态同步。同者，孪生之枢也。

四曰馈之基——以孪生之推演回馈真实世界，辅助决策，指导行动。真地球与数字地球之间，形成双向数据流。馈者，孪生之的也。

行思曰：四重之基，归于一“同”字。观而模之，模而同之，同而馈之。同者，四基之枢。 不同则观虚，模空，馈无。同而后孪生为真孪生。

别见曰：故立基之要，不在“观多少、模多精”，而在同步不同步。同步则孪生活，不同步则孪生死。同步者，数字孪生之第一义也。

——————

第三则·辨观

构造学论曰：观之构造，有数端可察：

其一，天观。卫星遥感为天眼，光学、SAR、测高，各有所长。天观者，覆全球之广也。

其二，地观。地面传感器为地眼，气象站、水文站、生态站，各有所测。地观者，入局部之深也。

其三，人观。公民观测、社交媒体、移动数据为人眼，补天观地观之不足。人观者，通社会之微也。

其四，史观。历史数据、再分析资料为时眼，溯过去之变。史观者，通时间之流也。

行思曰：四端之观，归于一“全”字。天观广，地观深，人观微，史观通。全者，观之命。 不全则观有盲区，盲区则孪生失真。

别见曰：故辨观之要，不在“观之多少”，而在全与不全。全则无盲，无盲则孪生可信。

——————

第四则·辨模

构造学论曰：模之构造，有数端可察：

其一，物理模。以物理定律为基，模拟大气、海洋、陆地、冰冻圈、生物圈之过程。物理模者，理之推也。

其二，数据模。以AI/ML为器，从数据中学模式，补物理模之不足。数据模者，数之推也。

其三，耦合模。将各圈层之模耦合为一，模拟圈层间之交互。全球首个1.25公里超高分辨率完整地球系统模拟，即此之典范-。

其四，多尺度模。从全球到局部，从十年到小时，多尺度并行。

行思曰：四端之模，归于一“耦”字。物理耦于数据，圈层耦于系统，尺度耦于框架。耦者，模之命。 不耦则模各各孤立，无以为全。

别见曰：故辨模之要，不在“模之精粗”，而在耦与不耦。耦则全息现，不耦则碎片存。

——————

第五则·辨同

构造学论曰：同之构造，有数端可察：

其一，同化。将观测数据融入模型，校正模型之偏差。同化者，同之始也。

其二，再分析。以同化之法，重建历史之态，为孪生之基。再分析者，同之史也。

其三，实时同。以实时数据持续更新孪生之态，使与真地球同步。实时同者，同之今也。

其四，预报同。以孪生推演未来，以未来观测校正预报。预报同者，同之未来也。

行思曰：四端之同，归于一“续”字。同化续，再分析续，实时同续，预报同续。续者，同之命。 不续则同断，断则孪生与真地球脱节。

别见曰：故辨同之要，不在“同之一次”，而在续与不续。续则孪生永活，不续则孪生终死。

——————

第六则·辨馈

构造学论曰：馈之构造，有数端可察：

其一，馈于知。以孪生之模拟，增进对地球系统之理解。“What Now/What Next/What If”之问，孪生可答。

其二，馈于策。以孪生之推演，辅助政策与决策。可测公共政策、排放路径、极端气候事件之效应。

其三，馈于行。以孪生之预警，指导防灾减灾之行动。数字孪生系统可提前数月预测台风、暴雨等重大自然灾害。

其四，馈于生。以孪生之优化，改善能源、农业、水资源、城市之管理。馈于生者，馈之极也。

行思曰：四端之馈，归于一“用”字。馈于知，馈于策，馈于行，馈于生。用者，馈之命。 不用则馈虚，虚则孪生失其义。

别见曰：故辨馈之要，不在“馈之有无”，而在用与不用。用则孪生有归，不用则孪生为戏。

——————

第七则·辨合

构造学论曰：观、模、同、馈之合，有其构造：

其一，观为始。以观启模，以观导同。始者，立基也。

其二，模为骨。以模承观，以模载同。骨者，支撑也。

其三，同为枢。以同贯观模，以同成馈。枢者，转轴也。

其四，馈为的。以馈验观模，以馈显同。的者，成用也。

其五，四者相续。观→模→同→馈→新观→新模→新同→新馈。相续者，螺旋升也。

行思曰：五端之合，归于一“螺”字。非平面之环，乃立体之螺。每一转，皆升一层；每一馈，皆新一境。螺者，升华之形也。

别见曰：观→模→同→馈→新观→新模→新同→新馈。故辨合之要，不在“谁先谁后”，而在其共构一螺旋上升之构造。

——————

第八则·辨全息

构造学论曰：数字孪生之全息，有数端可察：

其一，局部含整体。一城之孪生，含气候之息、水文之息、社会之息。局部者，整体之全息元也。

其二，整体映局部。全球之孪生，映每一地之变、每一时之动。整体者，局部之系统网也。

其三，时间互含。过去之态含于今，今之态含于未来。孪生可回溯过去，可推演未来。时间者，全息之流也。

其四，虚实互含。真地球之息入孪生，孪生之推入真地球。虚实者，全息之交也。

行思曰：四端之全息，归于一“息”字。局部含整体之息，整体映局部之息，时间互含之息，虚实互含之息。息者，孪生之魂也。 全息则真，不全则伪。

别见曰：故辨全息之要，不在“分而观”，而在合而会。会其全息，则一城一域皆含地球之息；不会全息，则虽分而观之，终隔一层。

——————

第九则·辨危

构造学论曰：数字孪生之危，有数端可察：

其一，像而不同之危。孪生之像精矣，而不同步，则像死。像而不同者，孪生之尸也。

其二，同而不馈之危。孪生之同步矣，而不馈于用，则同虚。同而不馈者，孪生之戏也。

其三，模而失真之危。模型之精矣，而物理失真，则模伪。模而失真者，孪生之妄也。

其四，技而忘道之危。技之新矣，而忘孪生之本在“通”，则以技代道。技而忘道者，孪生之障也。

其五，神而秘之之危。以孪生为万能，以模型为天启，不知其可示机而不可代觉。神而秘之者，孪生之迷也。

行思曰：五端之危，归于一“裂”字。像裂于同，同裂于馈，模裂于真，技裂于道，神裂于觉。裂则危，全则安。

别见曰：故辨危之要，不在“避孪生”，而在知全。观全、模全、同全、馈全，四者备，则不危。

——————

第十则·正名

构造学论曰：世之论数字孪生者，多持二失：

一曰以孪生为镜像。谓孪生者，真地球之复制也。此以像为全之失：不知孪生之魂在“通”，不在“像”。

二曰以孪生为万能。谓孪生可决万事，可代觉知。此以技代道之失：不知孪生可示机，不可代觉；可助策，不可代择。

行思曰：二失之根，皆在未辨“孪生”二字。孪者，双生也；生者，活也。双生而活，则孪生为真；双生而死，则孪生为尸。 活者，同步也，互馈也，共生也。

别见曰：正名之要，在于辨“孪生”之活。真地球与数字地球，非主仆也，非镜像也，乃共生之双生。真地球动，数字地球应；数字地球推，真地球用。共生者，孪生之极也。

——————

第十一则·归要

构造学论曰：数字地球与孪生仿真之道，可一言蔽之：以观为始，以模为骨，以同为枢，以馈为的；观→模→同→馈→新观→新模→新同→新馈，螺旋上升；则孪生日活，仿真日真，共生日益。

行思曰：数字地球者，非镜像也，乃时空之全息模型也。以卫星为眼，以模型为骨，以同化为枢，以馈用为的。真地球与数字地球，如双星之绕，如双生之活。 无观则模虚，无模则同空，无同则馈无，无馈则孪生失其义。四者相续，则螺旋上升，生生不息。

别见曰：故——

数字地球之初，为镜像；继为孪生；终为共生。

镜像者，形之似也；孪生者，息之应也；

共生者，用之通也。以卫星为天眼，以传感器为地眼，以公民为人眼，以历史为时眼。

以物理为骨，以数据为血，以AI为神经。

以同化为枢，使模型之态与真实之态同步。

以馈用为的，使孪生之推回馈真实之策。

观→模→同→馈→新观→新模→新同→新馈，如环无端，如螺旋升。

局部含整体之息，整体映局部之息；时间互含，虚实互含。

不裂像于同，不裂同于馈，不裂模于真，不裂技于道，不裂神于觉。

以孪生为共生，以仿真为悟真。

此数字地球与孪生仿真之构造，所以可传也。

研究之道，当以观为基，模为骨，同为枢，馈为的，全息为观，螺旋为形，共生为归，行为命。八者兼备，则数字地球与孪生仿真之构造可明，而人之用技、悟道、共生，庶几可通而不迷、用而不执。

——————

传录曰：右十一则，论数字地球与孪生仿真之道。以观为始，以模为骨，以同为枢，以馈为的。观→模→同→馈→新观→新模→新同→新馈，螺旋上升。则孪生日活，仿真日真，共生日益。

支持单位：