数字孪生是近(jìn)几年(nián)兴(xìng)起的非常前沿的新技术,简(jiǎn)单说(shuō)就是利用物理(lǐ)模型,使用传(chuán)感器获取数据的仿(fǎng)真过(guò)程,在虚拟(nǐ)空间中完(wán)成映射,以反映(yìng)相对(duì)应的实体的全生命周期过(guò)程。
在(zài)未来,物理世界中的各种事物(wù)都(dōu)将可以使(shǐ)用数字孪生技术(shù)进行复制。在工业领域(yù),通过数字孪生技(jì)术的使用,将大幅推动(dòng)产品在(zài)设计(jì)、生产、维护(hù)及维修等环节的变(biàn)革。
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数字孪生技(jì)术不仅可以让我(wǒ)们看到产品外部的变化,更重(chóng)要的是可以看(kàn)到产品内部的每一(yī)个零部(bù)件(jiàn)的工作(zuò)状(zhuàng)态。
例如(rú),通过数(shù)字3D模型,我们可以看到汽车在运行过程中,发动机内部的每一个零部件、线(xiàn)路(lù)、各种接头的每一个数(shù)字化的变化,从(cóng)而可以对产(chǎn)品进行预防性(xìng)维护。毫不(bú)夸张的说,数(shù)字(zì)孪生将是改变(biàn)行业(yè)游戏规则的一项新技术。
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据预测,到2022年(nián),85%的物联网(wǎng)平(píng)台将使用某种数字孪生技术进行(háng)监(jiān)控,少数城市将率先利用数字孪生技术进行智(zhì)慧城市(shì)的管理。
当然,数字孪生不仅(jǐn)将在工厂与城市运营(yíng)中发挥作用,也将在家居生活、个(gè)人健康管理等方(fāng)面大有(yǒu)可为。全(quán)球知名的未来学家Thomas Frey认为(wéi):在(zài)十年之(zhī)后(hòu),数字孪生技术将(jiāng)从以下七个方面改变(biàn)我(wǒ)们的工作和生(shēng)活。
1.智能家(jiā)居管理中心
物联网让我(wǒ)们的家居生(shēng)活变得越来越(yuè)智能(néng),因(yīn)此(cǐ)需要一个中央管(guǎn)理(lǐ)系统对(duì)安全系统(tǒng)、电视网络、Wi-Fi、冰箱(xiāng)、太阳能、热水器、厨房设(shè)备、暖气/空(kōng)调等系统进行统一管理。
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未来十年内,大多数家(jiā)庭都将拥有(yǒu)一个中央管理中(zhōng)心,数字孪生技术将成(chéng)为其中(zhōng)的重要组成(chéng)部分,也将成为对未(wèi)来(lái)家庭需求管理至关重要的智能系统(tǒng)。
2.工(gōng)业设备监控
未来工(gōng)厂中每个设(shè)备都拥有一个数字复制体。通过它,我(wǒ)们可以精确(què)地了解(jiě)这些实体设备的运行方式。
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通(tōng)过数字模型与实(shí)体设备的无缝匹配,可以实时获取设(shè)备(bèi)监控系统的运行数(shù)据,从而实(shí)现(xiàn)故障预判和及时维修。
3.远程操控
监控只是数字孪生技术的初级应用(yòng),控制才是最终级(jí)的应用场景。通过数字(zì)模型(xíng),我(wǒ)们将可以(yǐ)实现设备的远程操控。
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在(zài)未(wèi)来,远程辅(fǔ)助、远程操作(zuò)、远程紧急命令都将成为日常管(guǎn)理的常(cháng)用汇(huì)词。
4.智慧(huì)城市(shì)管理
未来,无人机群(qún)将为城市提供(gòng)基于图像扫描的城市数字模型,街道、社区(qū)、娱乐(lè)、商业(yè)等各功能模块(kuài)都(dōu)将拥有(yǒu)数字模(mó)型。
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随着城市数(shù)字模型的(de)扩充与发展,数字(zì)孪生技术将覆盖城市的每条电力线(xiàn)、变电站、污水(shuǐ)系统、供水(shuǐ)和(hé)排(pái)水系(xì)统、城市应急(jí)系统、Wi-Fi网络,高速公路,交通控制系统等所有看见或看不见的地方,而城(chéng)市管理将更加轻松可控(kòng)。
5.推动现实世界探索(suǒ)
互联网时代,搜索技(jì)术让我们得以更轻松地发现、了解和认知事物。在未来,无人机(jī)、自动驾驶汽车、传感器(qì)将取代当前网(wǎng)络爬虫的工作。搜索技术将变得更加复杂,我们将能(néng)够搜(sōu)索气味(wèi)、味道、振动、纹理、比重、反射(shè)、气(qì)压等物理世界(jiè)的(de)属性。
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随着时间的(de)推移,新的搜索引(yǐn)擎(qíng)将能够在数字世界和现实世界中找(zhǎo)到几乎所有(yǒu)的东西(xī)。
6.健康监测(cè)与管(guǎn)理
未来,我(wǒ)们每个人都将拥有自己的数字(zì)孪生体。
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通过各(gè)种新型医疗检(jiǎn)测和扫描仪器以(yǐ)及(jí)可穿戴设备,我(wǒ)们可以完美地复制出(chū)一个数字化身体,并可以(yǐ)追踪这(zhè)个数字化(huà)身(shēn)体(tǐ)每一部(bù)分的运动与变(biàn)化,从而更好地进行(háng)健康(kāng)监测和(hé)管理。
7.大脑活动的监控与(yǔ)管(guǎn)理
人脑是大自然(rán)中最复杂(zá)的(de)产品(pǐn)之一,很多国家的科(kē)研人员正在试图用数字化技术找出人类大脑的思考方式。
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例如(rú),美国(guó)惠普公司正在与瑞士洛桑联邦理(lǐ)工学院(yuàn)合作开展Blue Brain项目,旨在建立哺乳(rǔ)动物大脑的数字模型,以期发现大脑的工(gōng)作原理(lǐ),利(lì)用大量(liàng)的计算方法来模拟大脑的运动、感知(zhī)和(hé)管(guǎn)理等功能,从而协助脑部疾(jí)病的诊断(duàn)与治疗(liáo)。
目前(qián),我们(men)正在使用的各种有形的或无形的产品、服务都经历了无数(shù)次的(de)更新迭代,数字孪生(shēng)技术同(tóng)样如此(cǐ)。
总体来看,数字孪生技术还处在早期阶段(duàn),要实现成熟应用,还需要克服很多困(kùn)难。但可以肯定的是,在(zài)数字时代(dài)的未来,数(shù)字孪生(shēng)将完全改变我们发(fā)现、认知和改造世界的方式。