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佩洛西都孪生双机出行了,你还不知道字孪生如何将现实世界搬进元宇宙吗?

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  • 2022-08-04
昨日晚间,中国人民举国上下都在关注美国国会众议员议长佩洛西的航班动向,非常遗憾的是,洛佩兹的专机还是在中国人民的反对声中于22时43分左右降落台北松山机场。

 

在同步洛佩兹专机航班信息的直播间,数百万人目不转睛的盯着专机的路线图,值得注意的是,8月2日午间,佩洛西搭乘的波音C-40C专机(呼号SPAR19)从新加坡飞抵马来西亚。

 

 

图源:FlightRadar24
根据飞行航班信息平台所显示,就在SPAR19抵达后不久,另一架呼号为SPAR20的同型号运输机也于2日中午前后抵达马来西亚吉隆坡。
据公开信息显示,SPAR19和SPAR20这两架C-40C专机基本信息相同,均为美国空军管理,是由波音737客机发展而来的行政专机。
其后,SPAR19于当天下午15时42分从吉隆坡起飞,由于两架飞机完全相同,使得外界无法判断洛佩西的去向,双机孪生作业给政界人物的行动极大的提高了机密性。从狸猫换太子,到《江防图》同《海防图》孪生出现,孪生对于模拟和信息模糊具有重要意义。
数字技术的发展极大地促进了孪生思维的广泛应用。实际上,恰恰是美国国防部最早提出利用Digital Twin技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。

 

 

图源:HoloLens
波音公司为F-15C型飞机创建了数字孪生体,不同工况条件、不同场景的模型都可以在数字孪生体上加载,每个阶段、每个环节都可以衍生出一个或多个不同的数字孪生体,从而对飞机进行全生命周期各项活动的仿真分析、评估和决策,让物理产品获得更好的可制造性、装配性、检测性和保障性。

波音F-15C飞机的多个数字孪生模型
数字孪生作为十大新兴技术之一,在人类社会数字化进程中具有不可替代的重要意义。数字孪生技术也频繁出现在各大峰会论坛的演讲主题之中,备受行业内外的关注。

 

如果说元宇宙是成就虚拟世界的殿堂,那么数字孪生是打通元宇宙的基础。当然还有其他科技手段如超级运算、人工智能、虚拟现实等等。从实体数据到虚拟空间,且看数字孪生对真实世界的精准复刻!

 

01.
让每一台设备都拥有
一个数字化的“双胞胎”
从虚拟世界到虚实结合的世界,数字孪生向元宇宙不断进阶。数字孪生技术将实体的数据实时转移到虚拟空间,为实现数字化、智能化、网络化的产业模式提供了一个虚拟的底座,也承载着人类的野心,为人类的未来想象提供了一条愈发清晰的探索之路。
美国GE就借助数字孪生这一概念,提出物理机械和分析技术融合的实现途径,并将数字孪生应用到旗下航空发动机的引擎、涡轮,以及核磁共振设备的生产和制造过程中,让每一台设备都拥有了一个数字化的“双胞胎”,实现了运维过程的精准监测、故障诊断、性能预测和控制优化。

数字孪生示意图 图源:优也公司
数字化双胞胎是个性化大批量生产的技术核心。“数字化双胞胎”将现实世界中复杂的产品研发,生产制造和运营维护转换成在虚拟世界相对低成本的数字化信息进行协同及模型优化,并给予现实世界多种方案和选择。

 

通过双胞胎的虚实连接,数据的不断迭代,模型的不断优化,进而获得最优的解决方案。

 

02.
数字服务型
全生命周期的闭环管理
“数据实际上也有自己的全生命周期……数据的洪流,正在改变世界。”数字化转型强调使用数据对真实物理世界进行精准复刻,打造数字模型,实现对物体实体模型的设计决策和跟踪监测。
虚实映射通过对物理实体构建数字孪生模型,实现物理模型和数字孪生模型的双向映射。
利用三维建模对大场景自动化生成
我们认为数字孪生并不对应某一项特定技术,而是由实到虚、再由虚控实的整个流程闭环,在这一闭环中存在多流程环节,每一环节由特定领域的成熟技术做支撑。数字孪生流程中核心节点段为数据——建模——仿真模拟——预测分析——交互控制的全生命周期。
而数字孪生作为服务型的全生命周期管理,需要考虑建设贯穿产品全生命周期的数字化平台、产品数字孪生体等,提高产品生产数据分析能力,提升全生命周期服务水平”。

 

在这一过程中数字孪生解决方案提供商主要从三个方面解决现存问题从而提供价值增量:1) 多源数据的融合;2) 三维可视化渲染;3)模拟分析场景构建,并基于给定模型和运行规律在平台内进行模拟分析。

 

03.
数字孪生:
连接虚拟与现实的“虫洞”
数字孪生几乎运用于各个行业的广泛应用场景。在2018年《计算机集成制造系统》“数字孪生及其应用探索”一文中,就归纳了包括航空航天、电力、汽车、石油天然气、健康医疗、船舶航运、城市管理、智慧农业、建筑建设、安全急救、环境保护在内的11个领域,45个细分类的应用。
Gartner和树根互联共同出版的行业白皮书《如何利用数字孪生帮助企业创造价值》中预测,到2021年,半数的大型工业企业将使用数字孪生,从而使这些企业的效率提高10%;到2024年,将有超过25%的全新数字孪生将作为新loT原生业务应用的绑定功能被采用。
《数字孪生:To B 元宇宙开局之道》出台的文件中指出从落地场景来看,现阶段数字孪生主要有智慧城市、自动驾驶和工业互联网三个落地场景,其中中国在智慧城市领域落地处于全球领先水平,而美国和德国在工业互联网领域的落地较为领先。

 

 

 

 

智能工厂数字孪生测试 图源:人民视觉

 

数字孪生的特点在于虚实映射,并且为工业制造、城市管理、医疗创新等领域由“重”转“轻”提供了良好路径。

  • 数字孪生城市

 

数字孪生城市是时下热门的话题,它犹如科幻小说一般在物理城市的基础上形成了精准对应的数字化模拟城市,在数字模拟城市里,系统可以自动运转,辅助人类进行城市的精细化管理。建立一个与物理城市实时交互的虚拟城市,精准映射物理城市运行情况,形成虚实交互格局,以提升、优化城市的综合治理规划水平。
例如,成宜高速线路全长约157公里,是四川省内首条全要素、全覆盖的智慧高速公路。鉴于多云雾的特殊通行环境,数字孪生应用需要结合实时多源感知数据,给予及时的反馈和处理。

 

 

图片

 

 

成宜高速数字平行世界
以数据驱动、注重实效、信息共享、以人为本、统筹集约的新型智慧城市为核心目标。然而城市的运行规律非常复杂,数字孪生城市要模拟什么、如何预测、如何仿真,才能发挥真正的作用,离现实应用还有多远?

 

 

 

图源:数字孪生城市的重要组成

  • 工业互联网

 

人对技术的学习曲线变得缓慢,人的知识、经验、创造力成为工业技术发展的瓶颈。元宇宙中的数字孪生等技术,能实现对工业生产过程的监测、模拟、控制和预测,借此发现人类难以感知的工业生产规律,帮助迭代技术、提高决策和运营效率。

 

 

 

 

图源:HoloLens
在现实世界检修一台大型设备,需要考虑停工的损益、设备的复杂构造等问题,并安排人员进行实地的排查检测。显然,这是一个“重工程”。

 

而通过数字孪生技术,检测人员只需对“数字孪生体”进行数据反馈,即可判断现实实体设备的情况,完成排查检修的目的。

  • 医疗创新

 

BIM数据集成数字孪生设计方法,加速武汉雷神山医院建设。在新冠肺炎疫情期间,闻名世界的雷神山医院便是利用了数字孪生技术进行建造。中南建筑设计院(CSADI)临危受命,设计了武汉第二座“小汤山医院”——雷神山医院,中南建筑设计院的建筑信息建模(BIM)团队为雷神山医院创造了一个数字化的“孪生兄弟”。提高设计、施工、落成的速度,被评为「最美抗疫志愿者」!

 

 

雷神山隔离病区的数字孪生 图源:华中建筑

许多医疗公司都在探索如何应用数字孪生技术,比如通过建立解剖结构模型,帮助医生在实际操作之前模拟手术过程。

 

 

图源:飞利浦

飞利浦研发的 HeartNavigator 通过 CT 图像来创建心脏的数字模型,可用于规划复杂的心脏手术,例如经导管主动脉瓣置换术(TAVR)。

 

数字孪生技术是一种新型思维模式和先进科技力量,它的生命力正在蓬勃破土而出!每个人的力量、每个行业的进步都显单薄。

 

“数字孪生”作为一个元宇宙背景下相对完整而可感的阶段性规划目标,获得了政府、学界、企业的多方支持,对数字挛生技术的认识、 理解、祛魅,对基于数字挛生治理框架下的摸索、探讨、共识,对应用场景的孵化、扶持、规范,这些都是长期而重要的工作,需要多利益相关方的通力合作,共同进步。

 

 


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