一文看懂什么是數(shù)字孿生

這種融合了物理世界和數(shù)字世界的新興技術(shù)可能會(huì)改變?cè)S多行業(yè)。

人們使用技術(shù)和工具對(duì)物理世界進(jìn)行建模已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了，如繪圖、圖表和 CAD 模型等技術(shù)和工具。還有許多方法可以對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)進(jìn)行建模和預(yù)測(cè)，如金融交易模擬器、天氣預(yù)報(bào)器和交通模式模型等等。

當(dāng)你將兩種功能——表示物理世界系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和基于從物理環(huán)境中提取的輸入來(lái)模擬輸出條件的模型——結(jié)合在一起時(shí)，你將獲得一個(gè)數(shù)字孿生。數(shù)字孿生可以讓你針對(duì)各種現(xiàn)實(shí)情況驗(yàn)證系統(tǒng)。

工程師在制造、建筑、能源、交通、醫(yī)藥、科學(xué)和其他行業(yè)使用數(shù)字孿生來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和驗(yàn)證現(xiàn)實(shí)世界的系統(tǒng)。這聽(tīng)起來(lái)像是科幻小說(shuō)，但隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、系統(tǒng)建模、物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 傳感器、數(shù)據(jù)流平臺(tái)、模擬技術(shù)和云基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)步，數(shù)字孿生變得越來(lái)越普遍。

為了區(qū)分事實(shí)和虛構(gòu)，幾位專(zhuān)家和我們分享了關(guān)于數(shù)字孿生的見(jiàn)解以及當(dāng)今業(yè)務(wù)和工程團(tuán)隊(duì)如何使用它們。

什么是數(shù)字孿生？

Ansys 首席技術(shù)官 Prith Banerjee 將數(shù)字孿生定義為“在使用中的物理實(shí)體（如資產(chǎn)、工廠(chǎng)或流程）的連接虛擬復(fù)制品。安裝在實(shí)體上的傳感器收集數(shù)據(jù)，并將其傳遞給模擬模型（數(shù)字孿生），以反映該產(chǎn)品的真實(shí)體驗(yàn)。”

除了復(fù)制品之外，數(shù)字孿生還接收與物理世界系統(tǒng)相同的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。Swim 的CTO Simon Crosby 在他的定義中強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生的這一方面。他說(shuō)：“數(shù)字孿生是一個(gè)實(shí)時(shí)代理，它不斷分析那些從現(xiàn)實(shí)世界‘事物’中接收到的流媒體事件，并將結(jié)果實(shí)時(shí)傳遞給其他代理、應(yīng)用程序和用戶(hù)界面。這些數(shù)字孿生總是能準(zhǔn)確地反映現(xiàn)實(shí)世界的當(dāng)前狀態(tài)。”

數(shù)字孿生解決了哪些類(lèi)型的問(wèn)題？

Crosby 分享了兩種使用數(shù)字孿生的方法：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)視圖。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用程序有幾個(gè)實(shí)際用例。他說(shuō)：“數(shù)字孿生被設(shè)想為設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)字疊加層，用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用：例如，一名工程師修理一架?chē)姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)?！?/p>

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以幫助培訓(xùn)工程師，或幫助人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)世界中實(shí)施程序之前進(jìn)行模擬。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和數(shù)字孿生在制造、醫(yī)學(xué)、能源以及在昂貴的設(shè)備上執(zhí)行復(fù)雜的培訓(xùn)和程序時(shí)，或者在涉及到人身安全時(shí)都有所應(yīng)用。

Crosby 分享了一種更廣泛的方式來(lái)思考數(shù)字孿生。他補(bǔ)充說(shuō)：“應(yīng)用程序可以將數(shù)字孿生連接在一起，構(gòu)建強(qiáng)大的模型，提供實(shí)時(shí)的全系統(tǒng)范圍的視野，例如城市當(dāng)前和預(yù)測(cè)中的交通狀況?！?/p>

換言之，智慧城市的數(shù)字孿生是由建筑、交通、政府服務(wù)和其他系統(tǒng)的數(shù)字孿生連接而成的聚合體。

Banerjee 補(bǔ)充說(shuō)，工程師使用數(shù)字孿生來(lái)模擬未來(lái)的行為和場(chǎng)景。他說(shuō)：“數(shù)字孿生可以追蹤資產(chǎn)過(guò)去的狀態(tài)，提供對(duì)現(xiàn)在更深入的洞察，最重要的是，它們有助于預(yù)測(cè)和影響未來(lái)的行為。”

工程團(tuán)隊(duì)還使用數(shù)字孿生來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)平衡和更快地交付生產(chǎn)系統(tǒng)。Project and Team 的戰(zhàn)略顧問(wèn)委員會(huì)成員兼網(wǎng)絡(luò)物理咨詢(xún)實(shí)踐主管 Robin Yeman 表示：“為網(wǎng)絡(luò)物理系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字孿生，可以讓公司在實(shí)施前驗(yàn)證數(shù)字環(huán)境中的多種設(shè)計(jì)平衡，從而減少返工，并使他們能更快地交付。”

作者：Isaac Sacolick

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