數字孿生是近幾年興起的非常前沿的新技術,簡單說就是利用物理模型,使用傳感器獲取數據的仿真過程,在虛擬空間中完成映射,以反映相對應的實體的全生命周期過程。
在未來,物理世界中的各種事物都將可以使用數字孿生技術進行復制。在工業領域,通過數字孿生技術的使用,將大幅推動產品在設計、生產、維護及維修等環節的變革。
數字孿生技術不僅可以讓我們看到產品外部的變化,更重要的是可以看到產品內部的每一個零部件的工作狀態。
例如,通過數字3D模型,我們可以看到汽車在運行過程中,發動機內部的每一個零部件、線路、各種接頭的每一個數字化的變化,從而可以對產品進行預防性維護。毫不夸張的說,數字孿生將是改變行業游戲規則的一項新技術。
據預測,到2022年,85%的物聯網平臺將使用某種數字孿生技術進行監控,少數城市將率先利用數字孿生技術進行智慧城市的管理。
當然,數字孿生不僅將在工廠與城市運營中發揮作用,也將在家居生活、個人健康管理等方面大有可為。全球知名的未來學家Thomas Frey認為:在十年之后,數字孿生技術將從以下七個方面改變我們的工作和生活。
1.智能家居管理中心
物聯網讓我們的家居生活變得越來越智能,因此需要一個中央管理系統對安全系統、電視網絡、Wi-Fi、冰箱、太陽能、熱水器、廚房設備、暖氣/空調等系統進行統一管理。
未來十年內,大多數家庭都將擁有一個中央管理中心,數字孿生技術將成為其中的重要組成部分,也將成為對未來家庭需求管理至關重要的智能系統。
2.工業設備監控
未來工廠中每個設備都擁有一個數字復制體。通過它,我們可以精確地了解這些實體設備的運行方式。
通過數字模型與實體設備的無縫匹配,可以實時獲取設備監控系統的運行數據,從而實現故障預判和及時維修。
3.遠程操控
監控只是數字孿生技術的初級應用,控制才是最終級的應用場景。通過數字模型,我們將可以實現設備的遠程操控。
在未來,遠程輔助、遠程操作、遠程緊急命令都將成為日常管理的常用匯詞。
4.智慧城市管理
未來,無人機群將為城市提供基于圖像掃描的城市數字模型,街道、社區、娛樂、商業等各功能模塊都將擁有數字模型。
隨著城市數字模型的擴充與發展,數字孿生技術將覆蓋城市的每條電力線、變電站、污水系統、供水和排水系統、城市應急系統、Wi-Fi網絡,高速公路,交通控制系統等所有看見或看不見的地方,而城市管理將更加輕松可控。
5.推動現實世界探索
互聯網時代,搜索技術讓我們得以更輕松地發現、了解和認知事物。在未來,無人機、自動駕駛汽車、傳感器將取代當前網絡爬蟲的工作。搜索技術將變得更加復雜,我們將能夠搜索氣味、味道、振動、紋理、比重、反射、氣壓等物理世界的屬性。
隨著時間的推移,新的搜索引擎將能夠在數字世界和現實世界中找到幾乎所有的東西。
6.健康監測與管理
未來,我們每個人都將擁有自己的數字孿生體。
通過各種新型醫療檢測和掃描儀器以及可穿戴設備,我們可以完美地復制出一個數字化身體,并可以追蹤這個數字化身體每一部分的運動與變化,從而更好地進行健康監測和管理。
7.大腦活動的監控與管理
人腦是大自然中最復雜的產品之一,很多國家的科研人員正在試圖用數字化技術找出人類大腦的思考方式。
例如,美國惠普公司正在與瑞士洛桑聯邦理工學院合作開展Blue Brain項目,旨在建立哺乳動物大腦的數字模型,以期發現大腦的工作原理,利用大量的計算方法來模擬大腦的運動、感知和管理等功能,從而協助腦部疾病的診斷與治療。
目前,我們正在使用的各種有形的或無形的產品、服務都經歷了無數次的更新迭代,數字孿生技術同樣如此。
總體來看,數字孿生技術還處在早期階段,要實現成熟應用,還需要克服很多困難。但可以肯定的是,在數字時代的未來,數字孿生將完全改變我們發現、認知和改造世界的方式。