“相比較移民火星，或許克隆地球是更爲可行的方案。我們計劃通過10-15年的時間去實現這一願景。”51VR創始人兼CEO李熠說道，“而當下，我們正在全力實現的，是3D模擬城市。”
李熠口中“當下最可實現的事”就是通過3D建模，打造新一代立體式的城市管理方式。
在李熠看來，近年隨著硬件計算能力的提升、自動化場景構建和實時雲渲染技術的突破，高品質的實時渲染3D技術，已可以被應用到城市管理、工業仿真、AI訓練、沉浸式教育等多個領域。
3D模擬城市，一個正在崛起的新風口，正處在爆發性增長的前夜。
爲什麽3D模擬城市開始崛起？
51VR成立于2015年，是一家以VR+AI爲基礎的高科技公司，公司在計算機圖形學、虛擬仿真領域有著深厚沉澱；在3D模擬城市需求日益增長的當下，51VR看准了這個新的發力點。
3D建模技術已有50年曆史，但在智慧城市的應用時間並不長，且並不普及。爲什麽近兩年突然需求起來了呢？這是因爲，直到這兩年，困擾智慧城市的痛點才真正得到解決。
想要真正實現3D模擬城市，三個因素缺一不可，即真實度高、價格可承受，泛用性強。
3D技術自上世紀70年代誕生後，礙于3D大規模場景模型能力有限，不能兼顧高精度呈現和實時互動。雖然3D技術在電影、動畫、遊戲等領域較爲火熱，但一直沒能在更大的社會層面上得到應用。
不過，隨著計算機運算能力的提高，大規模高精度實時3D渲染逐漸實現。這種提升讓城市級場景的應用有了新的計算機圖形領域的基礎，可以更多實現城市實景監測，滿足立體式管理的需求。
而這些年來沉澱下來的數字資産，通過機器學習，輔以過程式生成（Procedural Generation），使得自動化模型工具更加成熟，極大減少了重複工作，降低了人工成本，縮減了制作工期。由此，原本所需的大規模高精度3D場景搭建的高昂費用，也逐步降低到企業或機構可接受價格範圍內。
網絡帶寬的增加，網絡延遲的下降，移動互聯網端4G的出現、5G的催生，則使實時雲渲染應運而生。在雲渲染技術的加持下，電視屏幕、手機、ipad、電腦等可以實時對大規模3D場景進行浏覽和互動，使得這樣的立體式管理可以隨時隨地進行。
正是這三項技術的成熟，造就了照片級真實的3D可視化場景的興起，爲3D模擬城市的重現帶來了可能。
李熠表示：“照片級真實的3D全場景建模技術的成熟是一次升維，不僅是展現形式上的升維，更是通過模擬城市空間，提升數據的采集速度，並增加數據的采集維度，由此完成以往不可能完成的城市功能。”
（圖爲51VR爲某全球科技巨頭定制的實時渲染3D場景調試，用以測試空間定位算法，提升研發效率）
隨著物聯網、雲計算、大數據、空間地理信息集成等技術的發展，智慧城市開始越來越深入人們的生活。據資料顯示，我國提出或正建的智慧城市超過500個，預計總投資規模將達到萬億級別。
從長遠來看，智慧城市建設必然需要對城市進行3D建模，存儲和運行在城市統一的雲平台之上，結合新一代可視化技術，如虛擬現實、增強現實、混合現實等，大幅提升城市管理、運營以及服務能力，真正實現新型的産業業態。
落地智慧城市，3D數字技術能帶來什麽？
解決了“怎麽做”的問題之後，更重要的問題是“做什麽”。
具體來說，通過3D建模來模擬城市的各種真實形態，可以讓城市管理變得更加人性化，這樣，無論是在數據分析支持、地理信息系統支持，還是方案評估、審核、論證和優化，3D建模都能爲多部門協同參與的日常工作提供有效的平台。這也是爲什麽3D建模結合VR，在智慧城市領域受到廣泛關注的主要原因。
具體來看，3D模擬城市技術將這三個方面，幫助城市變得更加智能：一、樓宇、園區及城市等場景中實現精細化管理；二、AI訓練；三、城市預測。
精細化管理上，相對于以往白模3D城市建築，新的3D技術將把城市整個進行生動的還原，由此，讓城市的管理變得更爲精細化。
（圖爲高精度實時渲染3D畫面與傳統白模3D畫面對比）
例如，通過將城市所有地下管線進行3D場景還原，可以更直觀地對全市管線進行綜合管理、監控、提升決策效率；
此外，園區也能通過高精度3D場景，實時顯示當下的人流、車流、停車場、安防等信息；水、電、氣等能源實時使用信息；空氣、噪音等汙染實況。
（圖爲51VR爲重慶長壽古鎮定制的高精度3D運營平台）
通過3D可視化場景，對無人駕駛、物流機器人等進行AI訓練，是其另一重要應用場景。
照片級真實的實時3D場景，爲無人駕駛仿真提供了絕好的三維空間，用以快速收集有深度的視覺數據，並彙聚到機器大腦實時分析，這就極大加快了無人駕駛算法的研發速度。對物流機器人而言，還原園區的真實場景，對其進行訓練，使其天然具備在“園區”場景內運行的基因，能更好地滿足送快遞等服務。
相對前兩大應用場景，城市預測最難實現，雖然目前還處于探索階段，但意義卻更爲重大。
通過對現有交通、人流、氣候、建築等信息，並以特定算法植入城市級的3D場景，城市將被鮮活地在虛擬空間被動態地呈現出來。在此基礎上，通過改變某個參數，便可以預測城市的未來走向，及時制定相關應對策略。
如在地形極其複雜的重慶，某集合了地鐵、高鐵、公交車、纜車、出租車的大型樞紐事故頻發、擁堵不堪。爲解決這個交通難點，就可以通過將此樞紐，進行高精度還原，模擬出真實路況，並在虛擬環境嘗試多種改造方案，最終解決問題。這就避免了花費高額成本、進行大量專家論證，依然不能真正解決問題的風險。
在李熠看來，未來依靠3D模擬真實場景的城市級決策會越來越普遍，由此，城市決策的准確性也將大幅提升。據李熠透露，由于需求催生，51VR自今年開始，已將3D模擬城市提升爲核心産品線之一。
“我們要讓城市管理，從Dos升級到Windows”
在用高精度3D技術實現城市這個方向上，新加坡發力最早。自2014年開啓智慧國家工程，提出了建設“虛擬新加坡”，即“一個包含語義及屬性的實境整合3D虛擬空間，通過先進的信息建模技術爲該模型注入靜態和動態的城市數據和信息。”
目前爲止，新加坡已爲此投入了超過7000萬美金的研發費用，但在高精度3D實時渲染、成本和泛用化等問題上，仍在探索中。
而在這一領域中，國內的創新型企業似乎還要走在更前列。
51VR資深技術專家吳亞光告訴億歐網，在3D模擬城市的還原中，要做到照片級真實，又要做到大規模場景，價格還得降下來，十分困難。
51VR則在這方面儲備了厘米級，甚至毫米級精細的模型資産，超高精度貼圖資産，在整個制作流程中進行嚴格的“色彩管理”，並自主研發了一系列自動化工具，包括自動UV平展工具、模型自動減面工具、過程式生成工具。
“過去4年，我們積累了118萬件數字資産，素材的大量積累，使得我們在工具研發上，走在了前面。”吳亞光說到。
而爲了滿足各行各業對3D模擬城市不同精度的需求，並具備相應的付費能力，51VR將實時渲染做了細致的劃分，一共分爲L1-L5五個級別：其中，L1爲初精度，類似白模，用于簡單模擬城市；L5爲全擬真，要求對整個城市的還原度達到厘米級，甚至毫米級。要達到照片級真實，清晰程度需在L4以上。
“素材和工具的積累，使得51VR一個3人的小團隊，可以在一周時間內完成30平方公裏的城市場景可視化工作。而同樣的工作，一般來說，需要超過10人的團隊爲期一個月的艱苦制作。”吳亞光告訴億歐，“只有把成本降下來了，價格才能平民化，大家才能真正把這樣的好東西用起來。這就好比DOS跟Windows的差別。高精度3D實時渲染，其實就是讓城市管理系統，從DOS升級到Windows。這正是我們要做的。等以後Windows普及了，誰還願意回到DOS？”
（圖爲51VR對墨爾本做的城市級還原，已實現60FPS流暢輸出高精度寫實場景）
未來，隨著越來越多城市變得數字可視化，一個個城市，將如拼圖一般，拼成一個完整的，與地球1:1的數字空間。它可以是一個最全的可視化數據庫，人們可以在任何時候，感受到地球上正在真實發生的一切；它可以一套最科學的決策系統，通過模擬地球各個城市的動態及趨勢，可以讓城市管理者們及早作出准確決策。
就像《頭號玩家》中的“綠洲”一樣，3D數字技術能夠創造未來虛擬世界的“烏托邦”；而它同樣也能成爲“城市大腦”中的重要一環，給現實世界的城市管理直接帶來效率提升。
在這個過程中，李熠和絕大多數期待未來的創新者一樣，堅信著技術將帶來一個更美好的未來——3D模擬城市的終點，就是“克隆地球”。