數(shù)字孿生最初是由美國宇航局在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。

現(xiàn)在，Gartner預(yù)測(cè)，到2031年，數(shù)字孿生市場的收入將達(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詢問一個(gè)物體或系統(tǒng)的‘如果/為什么不’的問題，”Richmond說?！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，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)營效率。

生命科學(xué)——隨著研究人員競相開發(fā)安全有效的疫苗來對(duì)抗 COVID，制造規(guī)劃人員利用數(shù)字孿生技術(shù)來模擬工業(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)品和流程正在帶來更大的利潤，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)品來利用數(shù)字孿生等技術(shù)來利用這個(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)字孿生的未來會(huì)怎樣？

IEEE 高級(jí)成員 Roberto Saracco 認(rèn)為，數(shù)字孿生將越來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的中斷，就必須解決這些挑戰(zhàn)，”薩拉科說。 “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限的潛力。

“越來越多的認(rèn)知能力正致力于數(shù)字孿生的使用，”Gulhane 說。 “未來數(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。