数(shù)字孪生是近几年兴(xìng)起的非常前沿的新技术,简单说就是利用(yòng)物理(lǐ)模型,使用传感器获(huò)取数据的仿真过程,在虚拟空间中(zhōng)完成映射,以(yǐ)反映相对应的(de)实体的全生命周期过程。
在未来,物理世界中的各种事物都将(jiāng)可以使(shǐ)用(yòng)数(shù)字孪生技术进行复制(zhì)。在工业(yè)领(lǐng)域,通过数(shù)字孪生(shēng)技术的(de)使用,将大幅(fú)推动(dòng)产品在(zài)设(shè)计、生(shēng)产(chǎn)、维护及维修等环节(jiē)的变革。
portant;" width="800" height="450" align="" />
数字孪生技术不仅可以让(ràng)我们看到产品外部的变化,更重要的是(shì)可(kě)以看到产品内部的每一个零部件的工作状(zhuàng)态。
例如,通(tōng)过数字(zì)3D模型,我们可以看到汽车在运行过程中,发动(dòng)机内部的每一个零(líng)部件、线路、各种接头的每一个数字化的(de)变化,从而可以对产品进行预防性维护(hù)。毫不夸张的说,数字孪生将是改变行(háng)业游戏规则的一项新技术。
portant;" />
据(jù)预测,到2022年,85%的物联网平台将(jiāng)使用某(mǒu)种数字(zì)孪生技术进行监控,少数城市(shì)将率(lǜ)先(xiān)利用数(shù)字孪生(shēng)技术(shù)进行智慧城市的管理。
当然,数字(zì)孪生(shēng)不仅将(jiāng)在工厂与城市运营中发挥作用(yòng),也将在家居生活、个人健康(kāng)管(guǎn)理等方面大(dà)有可为(wéi)。全球知名的未(wèi)来学家Thomas Frey认为(wéi):在(zài)十年之(zhī)后,数字(zì)孪生技术将从以下七个方(fāng)面改(gǎi)变我(wǒ)们(men)的工作和生活。
1.智(zhì)能家居(jū)管理中心
物联(lián)网(wǎng)让我们的(de)家居生活变得(dé)越来越智能,因(yīn)此需(xū)要(yào)一个中央管理系统对(duì)安(ān)全系(xì)统、电视网络、Wi-Fi、冰箱、太阳能、热(rè)水器、厨房设备、暖气/空调等系统进行统一管理。
portant;" />
未来十(shí)年内,大多数家庭都将拥有一个中央管理中(zhōng)心,数字孪生技术(shù)将成为其中的重要组成部分(fèn),也将成为对未来家庭需求管理至关重要的智能(néng)系统。
2.工(gōng)业设备监控
未来工厂(chǎng)中每个(gè)设备都拥(yōng)有一个数字复制体。通过它(tā),我们可以精(jīng)确地了解这些实体设备的运行(háng)方式(shì)。
portant;" />
通过数字模型与实体设备的(de)无缝匹配,可以实时获取设备监(jiān)控系统的运行数据,从而实现故障预判和及(jí)时维修。
3.远程操(cāo)控
监控只是数字孪生技术(shù)的初级应用,控制才是最(zuì)终(zhōng)级的应用场景。通过数字模型,我(wǒ)们将可以实(shí)现(xiàn)设备的远程(chéng)操控。
portant;" />
在未来,远程辅助、远程(chéng)操作(zuò)、远程紧急命(mìng)令都将成为日常(cháng)管(guǎn)理的常用(yòng)汇词。
4.智慧城市管理
未来,无(wú)人机群将为城(chéng)市(shì)提供基于图像扫描的(de)城市(shì)数字模型,街道、社区、娱(yú)乐(lè)、商(shāng)业等(děng)各功能模块都将拥有数字模型(xíng)。
portant;" />
随着城市(shì)数(shù)字模(mó)型的扩充与发展,数字孪生(shēng)技术将覆盖城市的每条(tiáo)电力(lì)线、变电站、污水系统(tǒng)、供(gòng)水和排(pái)水系统、城市(shì)应急(jí)系统、Wi-Fi网络,高(gāo)速公路,交(jiāo)通控制系统等所有看见或看(kàn)不见的地方,而(ér)城市管(guǎn)理将更加轻松可控。
5.推动现实世界探(tàn)索
互联网时代,搜(sōu)索技术让我们得以更轻松(sōng)地发现、了解和认知事物。在未来,无(wú)人机、自(zì)动驾驶汽车、传感器将(jiāng)取(qǔ)代当前网络爬(pá)虫的工作。搜(sōu)索技(jì)术将变得更加复杂,我们将(jiāng)能够搜索(suǒ)气味(wèi)、味道(dào)、振动、纹理、比重、反射、气压等物理世界的属性。
portant;" />
随着时间的推移,新的搜索引擎将能够在数(shù)字世界和现实世界中(zhōng)找到几乎所有的东西。
6.健康监测与管理
未来,我们每个人(rén)都将拥有自己的数字孪生体。
portant;" />
通过各(gè)种新型医疗检测(cè)和扫(sǎo)描(miáo)仪器以(yǐ)及可穿戴设备(bèi),我们(men)可以完(wán)美地复制出一个数字化身体,并可(kě)以追踪这个数字化身体每一部分的运动与(yǔ)变化,从而更好地进行(háng)健康监测(cè)和管理。
7.大脑活动的监控(kòng)与管理
人脑是大自然中最复杂的产(chǎn)品之一,很多国家的(de)科研人员(yuán)正(zhèng)在试图用数字化(huà)技术找出人类大脑(nǎo)的(de)思考方式。
portant;" />
例(lì)如(rú),美国惠普公司正在与瑞(ruì)士洛桑联邦(bāng)理工(gōng)学院(yuàn)合(hé)作(zuò)开展Blue Brain项目,旨在建(jiàn)立(lì)哺乳动(dòng)物大脑的数(shù)字模型(xíng),以期发现大脑的工作(zuò)原理(lǐ),利用大量(liàng)的计算方法来模拟大(dà)脑(nǎo)的(de)运(yùn)动、感知和(hé)管理等功(gōng)能,从而协(xié)助脑部疾病的诊断与治疗。
目前(qián),我(wǒ)们正在使用(yòng)的各种有形(xíng)的或无形的产品、服务都(dōu)经历了无数(shù)次的更新(xīn)迭(dié)代(dài),数(shù)字孪生技(jì)术同样如此(cǐ)。
总体来(lái)看,数字(zì)孪生技术(shù)还处在早期阶段,要实现成熟应(yīng)用,还需(xū)要克(kè)服很多(duō)困难(nán)。但(dàn)可以肯定的是,在数字时代的未来,数字孪生(shēng)将完全改变我们(men)发现、认知(zhī)和(hé)改造世(shì)界的方式。