數(shù)字孿生最初是由美國(guó)宇航局在20世紀(jì)60年代構(gòu)想的，當(dāng)時(shí)該組織將在地面上創(chuàng)建物理復(fù)制系統(tǒng)，以匹配太空中的系統(tǒng)。

“然而，直到最近創(chuàng)新技術(shù)的進(jìn)步——如用于提取大量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備——數(shù)字孿生才開始真正成熟，”IEEE成員托德·里士滿(Todd Richmond)說(shuō)。

現(xiàn)在，Gartner預(yù)測(cè)，到2031年，數(shù)字孿生市場(chǎng)的收入將達(dá)到1830億美元。

當(dāng)人們考慮到世界上各行各業(yè)的頂尖公司都在利用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)優(yōu)化一切時(shí)，就很容易明白為什么了。

但是到底什么是數(shù)字孿生呢？

更重要的是，數(shù)字孿生能做什么？

什么是數(shù)字孿生？

根據(jù)IEEE高級(jí)成員Paulo Miyagi的說(shuō)法，數(shù)字孿生本質(zhì)上是“存在于物理世界中的對(duì)象或系統(tǒng)的精確數(shù)字副本，該副本不斷用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，以通知決策?！?/p>

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，所討論的對(duì)象或系統(tǒng)配備了各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這些設(shè)備充當(dāng)傳感器來(lái)產(chǎn)生與性能相關(guān)的數(shù)據(jù)——例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下，傳感器被用來(lái)獲取側(cè)重于能量輸出、溫度、天氣條件、性能等的數(shù)據(jù)。

一旦捕捉到這些數(shù)據(jù)，就可以利用數(shù)字孿生進(jìn)行仿真，以更好地理解與性能相關(guān)的問題，并產(chǎn)生有價(jià)值的見解，這些見解可以反過來(lái)應(yīng)用于模擬對(duì)象或系統(tǒng)。

“數(shù)字孿生提供了一種方式來(lái)詢問一個(gè)物體或系統(tǒng)的‘如果/為什么不’的問題，”Richmond說(shuō)?！巴ㄟ^利用可視化、模擬和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，數(shù)字孿生技術(shù)使我們能夠以前所未有的方式收集對(duì)對(duì)象和系統(tǒng)的見解?！?/p>

為什么數(shù)字孿生很有價(jià)值？

IEEE 高級(jí)會(huì)員 Amol Gulhane 表示：“數(shù)字孿生是最強(qiáng)大的數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新之一，可彌合物理世界和虛擬世界之間的信息鴻溝，幫助企業(yè)快速識(shí)別和執(zhí)行蓬勃發(fā)展所需的創(chuàng)新?！?/p>

事實(shí)上，麥肯錫估計(jì)，數(shù)字孿生技術(shù)可以推動(dòng)高達(dá) 10% 的收入增長(zhǎng)，將產(chǎn)品上市時(shí)間縮短 50%，并將產(chǎn)品質(zhì)量提高 25%。

Gulhane 進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了數(shù)字孿生已經(jīng)被應(yīng)用并產(chǎn)生巨大影響的三個(gè)突出領(lǐng)域：

制造——在領(lǐng)先制造商的支持下，數(shù)字孿生是工業(yè) 4.0 的核心組成部分，有助于在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中持續(xù)優(yōu)化制造流程。特別是，工廠的數(shù)字雙胞胎被用來(lái)加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)流程、預(yù)測(cè)性維護(hù)、勞動(dòng)力安全等的管理。

交通——復(fù)雜交通系統(tǒng)的數(shù)字復(fù)制品可以幫助研究人員和開發(fā)人員更好地理解、創(chuàng)建和管理負(fù)責(zé)將人員和貨物從 A 點(diǎn)運(yùn)送到 B 點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，世界各地的主要機(jī)場(chǎng)已經(jīng)開始將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于創(chuàng)建其運(yùn)營(yíng)的整體視圖，從而優(yōu)化從交通控制到行李處理的所有內(nèi)容，從而提高運(yùn)營(yíng)效率。

生命科學(xué)——隨著研究人員競(jìng)相開發(fā)安全有效的疫苗來(lái)對(duì)抗 COVID，制造規(guī)劃人員利用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)模擬工業(yè)流程、供應(yīng)鏈和物流，以便快速有效地?cái)U(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。

牢記以上幾點(diǎn)，像印度這樣的國(guó)家有很大的機(jī)會(huì)利用這個(gè)機(jī)會(huì)。更高質(zhì)量、更先進(jìn)的產(chǎn)品和流程正在帶來(lái)更大的利潤(rùn)，并進(jìn)一步推動(dòng)更快、更持久的創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)正在進(jìn)一步改變制造運(yùn)營(yíng)的許多方面，包括實(shí)時(shí)生產(chǎn)監(jiān)控、提高指標(biāo)準(zhǔn)確性和生產(chǎn)效率。這些正是印度需要進(jìn)行的投資，因?yàn)檫@是當(dāng)下的需要。印度的服務(wù)業(yè)占印度 GVA（總增加值）的 53 .89%，可以通過采用最新的 web 3.0 產(chǎn)品來(lái)利用數(shù)字孿生等技術(shù)來(lái)利用這個(gè)機(jī)會(huì)。

數(shù)字孿生技術(shù)的擴(kuò)散勢(shì)必會(huì)繼續(xù)，因?yàn)槟軌蚋玫乩斫馕锢韺?duì)象和系統(tǒng)而無(wú)需進(jìn)行昂貴的分析具有很大的價(jià)值。

數(shù)字孿生的未來(lái)會(huì)怎樣？

IEEE 高級(jí)成員 Roberto Saracco 認(rèn)為，數(shù)字孿生將越來(lái)越多地用于幫助解決我們世界面臨的一些最緊迫的挑戰(zhàn)。

“大流行對(duì)全球供應(yīng)鏈的影響凸顯了物流挑戰(zhàn)，如果我們要避免未來(lái)的中斷，就必須解決這些挑戰(zhàn)，”薩拉科說(shuō)。 “有理由相信，在機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、數(shù)據(jù)湖、自動(dòng)化和其他顛覆性技術(shù)的支持下，數(shù)字雙胞胎將在重新定義我們將事物和人員從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方的方式中發(fā)揮作用。

Gulhane 認(rèn)為數(shù)字孿生幾乎保持著無(wú)限的潛力。

“越來(lái)越多的認(rèn)知能力正致力于數(shù)字孿生的使用，”Gulhane 說(shuō)。 “未來(lái)數(shù)字孿生技術(shù)也將通過其他新興技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)行優(yōu)化，這將有助于產(chǎn)生使產(chǎn)品和流程更高效所需的新見解?！?/p>

文章由 IEEE 撰寫。