数字孪生:视频游戏用户界面影响

作者简介

斯塔尔·朗，加速代理公司的执行制片人，已经从事视频游戏和技术工作超过30年。在他的职业生涯中，他帮助启动了MMO行业，并创建了一些最大的活跃数字双胞胎。斯塔尔曾是《乌尔提玛在线》的项目总监，该游戏现在是历史上运行时间最长的MMO，并保持着8项吉尼斯世界纪录。斯塔尔曾在电子艺术公司、华特迪士尼公司和NCSoft领导团队。斯塔尔目前在加速代理公司工作（taa.io），其客户包括嘉年华公司、环球影业、迪士尼、INVI Mindhealth、美洲赛道、秘密影院、科珀斯克里斯蒂港等。

乔尔·布什，加速代理公司的收入与合作伙伴关系，联合创办了Amplifier，这是一家位于德克萨斯州奥斯丁的创新第三方履行公司，并在过去20多年中帮助领导该公司。他为初创企业和成熟公司提供增长、战略和股东价值的建议，并领导业务发展和收入工作。乔尔目前同时服务于加速代理公司和一家领先的奥斯丁非营利组织。他还通过SXSW、Techstars和奥斯丁音乐基金会担任顾问和导师。自2007年以来，他在奥斯丁召集了一群企业家、艺术家和技术人员，每周五早上聚会。

从乒乓球到港口模拟：视频游戏如何帮助建立数字双胞胎行业

视频游戏长期以来被视为娱乐、逃避或艺术。但退一步看，会出现更深刻的见解：视频游戏是我们第一个数字双胞胎。近70年来，它们模拟了空间、时间、物理和系统——为我们现在所称的数字双胞胎奠定了认知和技术基础。从《双人网球（1958年）到现代3D引擎如Unity的沉浸式环境，血脉相连，力量强大。

这种演变并不是在实验室中发生的。它在我们的屏幕上和手中展开——数百万玩家学习、调整和探索模拟系统。在这个过程中，他们教会了世界如何与物理环境的数字表现进行互动。

今天，数字双胞胎正在革新各个行业。但它们的DNA——它们的感觉、行为，以及我们使用它们的方式——可以追溯到游戏设计。这个故事很重要，尤其是对于那些正在构建下一代工业双胞胎的人。

视频游戏界面的简史

一开始，游戏和运行它们的机器一样简单。在1970年代和1980年代初，用户界面（UIs）受到限制的定义。Pong 显示了分数。太空入侵者 闪烁着。操纵杆控制了一切。用户界面简单但功能齐全——信息和动作紧密结合。

但随着处理器变得更强大，用户界面获得了更多层次。1980年代中期和1990年代带来了颜色、菜单和上下文反馈。超级马里奥兄弟 给我们带来了滚动地图。塞尔达传说 引入了物品栏和对话树。第一人称射击游戏如德军总部3D和毁灭战士需要新的用户界面约定来帮助玩家在空间中定位。控制机制演变——鼠标加键盘和多按钮游戏手柄——创造了新的输入和机会。

随着每个新标题，一个更深的理念扎根：界面塑造理解。最佳用户界面不仅仅显示数据——它们还教会系统。

到2000年代，视频游戏进入了一个新阶段：完全沉浸。

• 叙事界面——嵌入游戏世界中的用户界面——变得流行。在死亡空间中，你的生命值条嵌入在角色的套装中。在辐射中，界面是一个腕部安装的设备。
• HUD变得优雅、模块化且可选。
• 极简设计出现，减少了干扰，提高了专注力。
• 无障碍性变得不可妥协。
• 随着Unity的崛起，全球的开发者都可以创建高保真3D环境，配备响应式、直观的界面。

成果一代用户在不知不觉中接受了训练，能够直观地理解和导航复杂的数字系统。这就引出了数字双胞胎。

什么是数字双胞胎——为什么是现在？

数字双胞胎是一个实时、数据连接的物理系统虚拟模型。它可以监控、模拟，甚至预测行为。把它想象成一个活的蓝图——一个能够响应变化、揭示洞察并帮助操作员做出更聪明决策的蓝图。

虽然这个术语在过去十年中变得突出，但它的根源更深。仿真、建模和控制系统已经存在多年。改变的是生态系统：

• 物联网设备 从机器和基础设施中实时传输数据。
• 云平台 以规模存储和处理数据。
• 可视化工具，如Unity，在直观的3D环境中呈现数据。
• 人工智能和分析 发现了以前隐藏在电子表格中的洞察。

这种融合使数字双胞胎不仅成为可能，而且是不可或缺的。

市场对此表示赞同。预测显示 数字双胞胎行业将在下一个十年内膨胀到数千亿，多个行业的年复合增长率为30-35%。需求正在快速上升——用例正在增加。

数字双胞胎在工作中：港口、飞机和发电厂

以基础设施为例。像新加坡这样的城市 已经采用全规模的城市双胞胎进行交通优化、规划和灾难韧性。在科珀斯克里斯蒂港，加速代理机构开发了一个高保真度的主动数字双胞胎——OPTICS——以监控港口操作、可视化实时条件，并协调团队之间的响应。

OPTICS 是使用 Esri 的 ArcGIS、TAA 的 ProjectGemini 和 Unity 编辑器 构建的，这个平台更为人知的是为大片游戏和 VR 体验提供动力。Unity 的灵活性和性能使其成为模拟具有动态数据叠加的现实世界环境的理想引擎。成果一个感觉更像指挥中心而不是后台的系统。团队在一个完全 3D 的环境中导航，层叠着实时传感器数据、警报和预测指标。

这种方法——游戏引擎与操作数据的结合——正在传播。

• 劳斯莱斯 使用数字双胞胎来模拟和监控飞行中的喷气发动机。
• 福特 部署双胞胎来测试自动驾驶汽车系统并优化制造。
• 制造商 使用双胞胎进行预测性维护、工厂优化和工人培训。

无论哪个行业，承诺都是一样的：降低风险、改善洞察力，并压缩数据与决策之间的时间。

游戏引擎的颠覆性角色

为什么选择 Unity？为什么使用为游戏构建的工具来建模行业？

因为游戏几十年前就解决了用户交互的问题。Unity 提供的不仅仅是图形——它提供了一个为响应式、直观、沉浸式环境量身定制的开发框架。它支持：

• 实时渲染 用于动态数据。
• 跨平台部署（桌面、移动、VR）。
• 物理和动画引擎 来模拟现实世界行为。
• 模块化设计 以便轻松扩展应用程序。
• 社区测试的 UI 规范 在数千个项目中得到完善。

对于OPTICS，Unity允许TAA创建一个港口利益相关者可以自然导航的世界。码头位置、船只移动、天气条件和紧急事件——所有这些都变得可见和可探索。团队不需要学习一个新系统。他们只需要走进它。

这就是共同进化的实际表现：游戏引擎通过空间、视觉和互动的方式帮助专业人士理解关键系统。Unity已经认识到这一转变，并积极倡导利用其平台开发工业应用——与加速代理机构等组织合作，展示当可视化、数据和设计汇聚时可能实现的效果。

认知飞跃：简化复杂性

数字双胞胎的力量不仅在于它们的数据——还在于它们的设计。复杂性是不可避免的。混淆是可选的。

大多数企业系统过于复杂。它们将洞察埋藏在菜单、标签和图表的层层之下。解码它们所需的心理努力——被称为认知负荷——消耗时间和精力。

视频游戏用户界面的构建正好相反。它们通过以下方式减少摩擦：

• 以视觉而非口头方式呈现信息。
• 使用空间隐喻来传达关系。
• 实时分层反馈。
• 最小化记忆的需要；相反，它们展示。

这些相同的策略现在为最佳数字双胞胎提供动力。想想：

• HUDs 以不干扰的方式显示实时指标。
• 叙事控制 嵌入虚拟机器中。
• 视觉层次 引导注意力到最需要的地方。
• 图标 在没有语言的情况下强化意义。

成果像人类一样思考的系统——而不是强迫人类像计算机一样思考的系统。

未来的共享语言

当玩家进入游戏世界时，他们期望快速理解它。当用户进入数字双胞胎时，他们也应得到同样的体验。

这种期望——即时性、清晰性和控制感——是由数十年的游戏设计塑造的。帮助玩家在地下城中导航的相同界面流畅性，现在正在帮助专业人士导航供应链、城市网格和船舶交通系统。

Unity，作为一个领先的平台，是这一转型的核心。而且通过像OPTICS这样的项目，很明显，游戏与工业系统之间的界限不再是严格的。用于娱乐的相同引擎，现在赋能。吸引玩家的相同机制现在吸引专业人士。

最后的想法：双胞胎的前进之路

从Pong到港口仿真的道路并不是一条直线——而是经过几十年设计、技术和反馈的长曲线。但这种联系是显而易见的。

数字双胞胎不仅仅是高科技模型。它们是现实的互动表现——邀请探索、学习和合作。它们中最好的借鉴了游戏设计的经验。

在TAA，与Unity合作进行OPTICS只是一个开始。TAA相信数字双胞胎应该是可用的、美丽的和强大的——而游戏引擎是实现这三者的关键。通过构建从一开始就感觉直观的系统，TAA加速了理解，减少了培训时间，并赋予更好的决策能力。

在这个过程中，TAA尊重一个意想不到的遗产：教会我们如何理解真实世界的游戏世界。