数字孪生(shēng)是近几年兴起的非常前沿的(de)新技术,简(jiǎn)单(dān)说就是利用物理模型,使(shǐ)用传(chuán)感器获取(qǔ)数据的仿真过程,在虚拟空间中完成(chéng)映射,以反映相对应的实体的(de)全生(shēng)命周(zhōu)期过(guò)程。
在未(wèi)来,物理世界中的各种(zhǒng)事物都将可以使用数字孪生技(jì)术进行复制。在工业(yè)领域,通过数字孪生技术的使用,将大(dà)幅推动(dòng)产品在(zài)设计、生产(chǎn)、维护及维修(xiū)等环节的变革。
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数字孪生技术不仅可(kě)以让我们(men)看到产品外部的变化(huà),更重(chóng)要的是可以看到产品(pǐn)内部的每一个零部件的工作状态(tài)。
例如,通过数字(zì)3D模型,我们(men)可以看到汽车在运行过程(chéng)中,发(fā)动机内(nèi)部的(de)每一个零部件、线路、各种接头的每一个数(shù)字化(huà)的变(biàn)化,从而可以对产(chǎn)品(pǐn)进行(háng)预(yù)防(fáng)性维(wéi)护。毫不夸张(zhāng)的说,数(shù)字孪生将是改变(biàn)行业游戏规(guī)则的一项新技术。
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据预(yù)测,到(dào)2022年,85%的物(wù)联网平台将(jiāng)使用某种数字孪生技术进行监控,少数城市将率先利用数字(zì)孪生技术进行(háng)智慧城市的管理。
当然,数字孪生(shēng)不仅将在工厂与城市运营(yíng)中发(fā)挥作用,也将在(zài)家居生活、个人健康管理等方(fāng)面大有可为。全球知名的(de)未来学家Thomas Frey认为:在十年之后,数字孪生技术将从以下七个方(fāng)面改变我(wǒ)们的工(gōng)作和生活。
1.智能家居管(guǎn)理中心
物联网让(ràng)我们的家(jiā)居生(shēng)活变得越来越(yuè)智能,因(yīn)此(cǐ)需要一(yī)个中央管理系统对安全系统、电视网络、Wi-Fi、冰箱、太(tài)阳能(néng)、热(rè)水器、厨房设备、暖气(qì)/空调等(děng)系统进行统一管理(lǐ)。
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未来十年内,大多数家庭都将拥有一个中央管理中心,数字(zì)孪(luán)生技(jì)术将成为其中的重要(yào)组成部分,也将成为对(duì)未来家(jiā)庭需求管理至关(guān)重要的智能(néng)系统。
2.工业设(shè)备监控(kòng)
未来工厂中每个设备都拥有一个数字复(fù)制体。通过它,我们可以精确地了解这(zhè)些实(shí)体设备的(de)运行方式。
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通过(guò)数字模型与(yǔ)实体设备的无缝(féng)匹配,可以实时获取设备监控(kòng)系统的运行数据,从而实(shí)现故障预判和(hé)及时维修。
3.远程操控
监控只(zhī)是数字孪生技术的初级(jí)应(yīng)用,控制才(cái)是最终级的应用场景。通过数字(zì)模型,我们将可以实现设备的远程(chéng)操控。
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在未来,远程辅助、远程操作、远程(chéng)紧急命令都将成(chéng)为日常管(guǎn)理的(de)常用汇词。
4.智慧城市管理
未来,无人机群将为(wéi)城(chéng)市提供基于图像扫描(miáo)的城市(shì)数(shù)字模型,街道、社区、娱乐(lè)、商业等各功能模块(kuài)都将拥有数字模型。
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随着(zhe)城市数字模(mó)型的(de)扩充与发展,数字孪生技(jì)术将覆(fù)盖城市的(de)每条电力(lì)线、变电站、污水系(xì)统、供水(shuǐ)和排水(shuǐ)系统、城市(shì)应急系统、Wi-Fi网络,高速公路,交通控制系统(tǒng)等所有看见(jiàn)或看(kàn)不(bú)见的地方(fāng),而(ér)城市管(guǎn)理将更加轻松可控。
5.推动现实世界探索
互联网时代,搜索技(jì)术让我们(men)得以更轻松地发现、了解和认(rèn)知事物。在(zài)未来,无人(rén)机、自动驾驶(shǐ)汽车(chē)、传感器(qì)将取代当前网(wǎng)络爬虫的工(gōng)作。搜索技术将(jiāng)变得更加复杂,我们(men)将能够搜索气味、味道、振动、纹理、比重、反射、气(qì)压等(děng)物(wù)理(lǐ)世界的属性(xìng)。
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随着时间(jiān)的推移,新的搜索引(yǐn)擎将能够在数字世(shì)界和现(xiàn)实世界中找到几乎所(suǒ)有(yǒu)的东西。
6.健康监测(cè)与(yǔ)管理
未来,我们每个人(rén)都(dōu)将拥有(yǒu)自己的数字(zì)孪生(shēng)体(tǐ)。
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通(tōng)过各种新型医疗检(jiǎn)测和(hé)扫描仪器(qì)以及可穿戴设备,我们(men)可以完(wán)美地复制出(chū)一个数字化身体,并可(kě)以(yǐ)追(zhuī)踪这个数(shù)字化身体每一部分的(de)运动与变化,从(cóng)而更好(hǎo)地进行健康(kāng)监测和管理。
7.大脑活动的监控与管理(lǐ)
人脑是大自然中最复杂的产品之一,很多国家的科(kē)研人员正(zhèng)在试图用数字化技术找(zhǎo)出人(rén)类大脑的思考方式。
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例如(rú),美国惠普公司正在与瑞士洛桑联邦理工学院合作开展(zhǎn)Blue Brain项(xiàng)目,旨在建立(lì)哺乳动物大脑的数字模型,以期发现大脑的工作原理(lǐ),利用(yòng)大量的计算(suàn)方法来模(mó)拟大脑的运动、感知和管理等(děng)功能(néng),从(cóng)而(ér)协助脑部疾病的诊断与治(zhì)疗。
目前,我们正在使用的各(gè)种有(yǒu)形的或(huò)无形(xíng)的产品、服务(wù)都(dōu)经历(lì)了无(wú)数次的(de)更新迭代,数字孪生技术(shù)同(tóng)样如此。
总(zǒng)体来看(kàn),数字孪生技术还处在早期阶段(duàn),要实现成熟应用(yòng),还需要克服很多困(kùn)难(nán)。但可以肯(kěn)定的是,在数字时代(dài)的未来(lái),数字孪生(shēng)将完全改变我们发现、认(rèn)知和(hé)改造世界的方式。