打通虛實(shí)界線,數(shù)字孿生風(fēng)口將至
數(shù)字孿生(Digital Twin)技術(shù)正被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、工程建設(shè)、智慧城市、汽車(chē)駕駛、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)分析及文旅創(chuàng)意等諸多領(lǐng)域。數(shù)字孿生是一種“能將物理世界和數(shù)字世界打通實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合”的復(fù)合技術(shù),未來(lái)它的發(fā)展?jié)摿薮蟆?shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景漸寬隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景逐步拓寬,全球各領(lǐng)域龍頭企業(yè)借助數(shù)字孿生推動(dòng)業(yè)務(wù)和技術(shù)的前進(jìn)。在智慧工廠領(lǐng)域,寶馬(BMW)集團(tuán)通過(guò)英偉達(dá)的Omni
2022-02-21 08:56:16
來(lái)源:中國(guó)電子報(bào)、電子信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng) 池憲念??

數(shù)字孿生(Digital Twin)技術(shù)正被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、工程建設(shè)、智慧城市、汽車(chē)駕駛、政府機(jī)構(gòu)、醫(yī)學(xué)分析及文旅創(chuàng)意等諸多領(lǐng)域。數(shù)字孿生是一種“能將物理世界和數(shù)字世界打通實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合”的復(fù)合技術(shù),未來(lái)它的發(fā)展?jié)摿薮蟆?br/>

數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景漸寬

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景逐步拓寬,全球各領(lǐng)域龍頭企業(yè)借助數(shù)字孿生推動(dòng)業(yè)務(wù)和技術(shù)的前進(jìn)。

在智慧工廠領(lǐng)域,寶馬(BMW)集團(tuán)通過(guò)英偉達(dá)的Omniverse平臺(tái)在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建數(shù)字孿生工廠,并在數(shù)字孿生工廠中進(jìn)行改變生產(chǎn)線配置、工人動(dòng)線、倉(cāng)儲(chǔ)管理等實(shí)驗(yàn)。在智慧城市領(lǐng)域,愛(ài)立信(Ericsson)公司在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建一個(gè)大型規(guī)模的數(shù)字孿生城市,來(lái)準(zhǔn)確模擬5G基站與環(huán)境之間的相互作用,以便令5G信號(hào)達(dá)到最佳傳輸性能和覆蓋率。在消防滅火領(lǐng)域,洛克希德·馬?。↙ockheed Martin)公司與美國(guó)州政府、聯(lián)邦森林服務(wù)局合作對(duì)抗野火,通過(guò)英偉達(dá)Omniverse先進(jìn)的可視化和模擬平臺(tái),通過(guò)精準(zhǔn)地物理模擬來(lái)在數(shù)字孿生中預(yù)測(cè)火災(zāi)動(dòng)向,以讓系統(tǒng)提出抑制火勢(shì)的建議行動(dòng)。在模擬氣候領(lǐng)域,英偉達(dá)計(jì)劃通過(guò)打造超級(jí)計(jì)算機(jī)將E-2(Earth-2,地球2號(hào)),在Omniverse內(nèi)創(chuàng)建地球的數(shù)字孿生,并通過(guò)Modulus AI物理模型,模擬地球氣候。在建筑模擬領(lǐng)域,應(yīng)用數(shù)字孿生可真實(shí)模擬建筑的內(nèi)部樣子。通過(guò)數(shù)字孿生在最大程度考量自然光特性的前提下模擬建筑內(nèi)部的光照設(shè)計(jì),通過(guò)解決平衡照進(jìn)建筑的光來(lái)達(dá)到形成恒溫系統(tǒng)并節(jié)約能源?;A(chǔ)設(shè)施工程軟件公司Bentley打造Digital Twin平臺(tái),利用數(shù)字孿生構(gòu)建道路橋梁、鐵路和交通系統(tǒng),在施工完畢后可以使用3D模型在整個(gè)生命周期中監(jiān)控和優(yōu)化性能。

數(shù)字孿生虛擬世界內(nèi)的各部分構(gòu)成都極大遵循現(xiàn)實(shí)世界的物理法則,因此數(shù)字孿生可以從一定程度模擬現(xiàn)實(shí)世界的運(yùn)作,并在很大程度上指導(dǎo)現(xiàn)實(shí)世界。

數(shù)字孿生對(duì)軟硬件提出更高要求

在數(shù)字孿生中進(jìn)行模擬是上述應(yīng)用案例共同的特色。利用數(shù)字孿生技術(shù)可以取代原本需要在真實(shí)世界花費(fèi)大量時(shí)間、巨大費(fèi)用進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),這樣便增加了產(chǎn)品、服務(wù)研發(fā)速度,同時(shí)也降低了成本。例如,寶馬公司用Omniverse打造汽車(chē)工廠的Digital Twin,用來(lái)定期對(duì)工廠做規(guī)劃與測(cè)試。西門(mén)子能源公司(Siemens Energy)打造Digital Twin,對(duì)熱回收蒸汽發(fā)生器工作中的腐蝕過(guò)程做模擬,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測(cè)性維護(hù),據(jù)統(tǒng)計(jì)每年可以節(jié)省近20億美元。

數(shù)字孿生的技術(shù)實(shí)現(xiàn)依賴(lài)于諸多新技術(shù)的發(fā)展和高度集成,以及跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用,是一個(gè)復(fù)雜的、協(xié)同的系統(tǒng)工程。數(shù)字孿生涉及的關(guān)鍵技術(shù)方法包括建模、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、模擬仿真等。數(shù)字孿生建模技術(shù)經(jīng)歷了從實(shí)物的“組件組裝”式建模到復(fù)雜實(shí)體的多維深度融合建模的發(fā)展。由于數(shù)字孿生存在海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及大數(shù)據(jù)分析,因此對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力和計(jì)算能力提出了較大的挑戰(zhàn)。

數(shù)字孿生對(duì)處理芯片、數(shù)據(jù)平臺(tái)、設(shè)備等都提出了高要求。一是,數(shù)字孿生設(shè)計(jì)的模型與數(shù)據(jù)規(guī)模龐大,包括建模對(duì)象全生命周期中不斷更新的全要素、全業(yè)務(wù)、全流程的數(shù)據(jù)與模型,需要計(jì)算機(jī)硬件具備巨大的處理能力。二是,數(shù)字孿生對(duì)模型仿真與數(shù)據(jù)分析處理效率有實(shí)時(shí)要求,即基于實(shí)時(shí)的模型方針與數(shù)據(jù)分析結(jié)果向物理空間反饋控制策略,這需要計(jì)算設(shè)備或硬件具有強(qiáng)大的計(jì)算能力。三是,數(shù)字孿生對(duì)終端設(shè)備提出更互動(dòng)、更沉浸、更清晰的要求,這對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸能力、顯示技術(shù)等提出了更高要求。尤其是處理芯片和數(shù)據(jù)平臺(tái)等,成為促進(jìn)數(shù)字孿生高效率、高速、高質(zhì)量運(yùn)行的推動(dòng)條件。

數(shù)字孿生挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù),集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程,在虛擬空間中完成映射,從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備和應(yīng)用場(chǎng)景的全生命周期過(guò)程。

數(shù)字孿生具有將虛擬空間和物理實(shí)體緊密融合的特點(diǎn),在5G技術(shù)下,數(shù)字孿生將更容易落地。在工業(yè)領(lǐng)域,數(shù)字孿生的使用將大幅推動(dòng)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、維護(hù)及維修等環(huán)節(jié)的變革。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù),不僅能夠?qū)S設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè),實(shí)現(xiàn)故障預(yù)判和及時(shí)維修,還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控、遠(yuǎn)程維修,極大降低運(yùn)營(yíng)成本,提高安全性。在醫(yī)療領(lǐng)域,個(gè)人的健康監(jiān)測(cè)與管理可通過(guò)數(shù)字孿生可以更清楚地了解身體的變化,對(duì)疾病做出及時(shí)預(yù)警。未來(lái)可通過(guò)各種新型醫(yī)療檢測(cè)和掃描儀器以及可穿戴設(shè)備,完美地復(fù)制出一個(gè)數(shù)字化身體。通過(guò)追蹤這個(gè)數(shù)字化身體的運(yùn)動(dòng)與變化,來(lái)更好地進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)和管理。在智慧城市領(lǐng)域,無(wú)人機(jī)群將為城市提供基于圖像掃描的城市數(shù)字模型,使街道、社區(qū)、娛樂(lè)、商業(yè)等各功能模塊都將擁有數(shù)字模型,便于人類(lèi)對(duì)城市智慧化管理。

數(shù)字孿生的發(fā)展也面臨一定的挑戰(zhàn)。數(shù)字孿生技術(shù)需要進(jìn)行全域感知、運(yùn)行監(jiān)測(cè),并整合歷史積累數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,還要做到快速及時(shí)地輸出信息。在數(shù)據(jù)的感知方面,目前的技術(shù)水平在工廠中對(duì)機(jī)器的精確的全域感知依然有難度。其次在軟件方面,需要更加先進(jìn)的算法和各類(lèi)軟件的整合,例如利用人工智能、邊緣計(jì)算等技術(shù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加快速的分析處理,進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。數(shù)字孿生未來(lái)發(fā)展問(wèn)題的解決需要依賴(lài)芯片、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、軟件算法等技術(shù)的進(jìn)步。

展望未來(lái),隨著城市數(shù)字模型的擴(kuò)充與發(fā)展,數(shù)字孿生技術(shù)將覆蓋城市的每條電力線、變電站、污水系統(tǒng)、供水和排水系統(tǒng)、城市應(yīng)急系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)等諸多地方。當(dāng)下,數(shù)字孿生技術(shù)的瓶頸來(lái)自方方面面,暫時(shí)還無(wú)法大規(guī)模普及使用,但它可以為工業(yè)制造、未來(lái)生活帶來(lái)無(wú)限的可能。隨著芯片、傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、軟件算法等技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字孿生將有更多想象空間。

作者丨賽迪顧問(wèn)股份有限公司集成電路產(chǎn)業(yè)研究中心 池憲念

原創(chuàng)文章
最新文章
1
聚光同行 共創(chuàng)新生 | 2025 CSPC中國(guó)智能投影產(chǎn)業(yè)高峰論壇在北京成功召開(kāi)
2
長(zhǎng)安汽車(chē)戰(zhàn)略合作快手 以陣地經(jīng)營(yíng)智能營(yíng)銷(xiāo)夯實(shí)市場(chǎng)增量
3
從田間到云端,快手“村晚大舞臺(tái)”助力鄉(xiāng)村文化璀璨綻放
4
神君魔女百年羈絆,快手星芒短劇《與子成說(shuō)》上演萌娃助攻
5
快手快聘開(kāi)設(shè)“百城千校萬(wàn)企”專(zhuān)場(chǎng)直播 畢業(yè)生搭建就業(yè) “云橋梁”
6
快手電商知產(chǎn)聯(lián)盟啟航 筑夢(mèng)品牌保護(hù)新紀(jì)元
7
京東方CEO馮強(qiáng):發(fā)布ONE品牌,從被動(dòng)履行責(zé)任到主動(dòng)塑造未來(lái)
8
第五屆中國(guó)智能投影產(chǎn)業(yè)高峰論壇召開(kāi) 京東攜品牌共商智能投影產(chǎn)業(yè)發(fā)展
9
從體育賽事到實(shí)時(shí)娛樂(lè),索尼如何攜手創(chuàng)作者激活創(chuàng)意的無(wú)限可能?
10
蘋(píng)果 iPhone 17 系列機(jī)模再曝, 其內(nèi)存大小曝光
11
真我GT7打造3K內(nèi)“性能續(xù)航雙冠王”,起售價(jià)2599元!
12
2025Q1家電渠道總結(jié):從高增長(zhǎng)到穩(wěn)增長(zhǎng),市場(chǎng)趨勢(shì)有哪些變化?
13
第一季度移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)累計(jì)流量同比增長(zhǎng)14.8%
14
1.4nm!臺(tái)積電下一代半導(dǎo)體先進(jìn)制程技術(shù)曝光
15
小米申請(qǐng)注冊(cè)“小米御七”商標(biāo):YU7將于6-7月上市
16
每賣(mài)出3臺(tái)就有2臺(tái)是高刷!120Hz+電視成為主流
17
BRAVIA?電視后蓋采用以廢棄電視的后蓋為原材料的再生塑料SORPLAS? 通過(guò)"相同用途的材料循環(huán)再生"推動(dòng)資源高效利用
18
電商平臺(tái)就規(guī)范僅退款征求意見(jiàn),拼多多淘寶京東抖音快手有啥不同
19
海信、TCL、索尼、三星,電視大廠為啥越來(lái)越喜歡搞音響?
20
海信重磅發(fā)布“云信·通途交通大模型”: 以AI之力,解鎖智能交通無(wú)限可能
關(guān)于我們

微信掃一掃,加關(guān)注

商務(wù)合作
  • QQ:61149512