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數字孿生介紹系列(壹)什麽是數字孿生,它和仿真有什麽區別?

近年來,數字孿生這個詞不斷地出現在公眾視野,尤其是隨著物聯網技術的發展,數字孿生不斷現身於各行各業,乍壹看,這個概念還是比較生僻,那數字孿生到底是什麽呢?

先來看看數字孿生的定義,《數字孿生應用白皮書》是這樣說的:

“數字孿生是具有數據連接的特定物理實體或過程的數字化表達,該數據連接可以保證物理狀態和虛擬狀態之間的同速率收斂,並提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖,有助於優化整體性能。”

簡單翻譯壹下,數字孿生就是將現實世界中的事物在虛擬數字空間映射,構建物理實體的“數字化克隆體”,以歷史數據、實時數據為基礎,借助數據模型,實現對現實場景或對象的映射呈現、分析優化、診斷預測等。

數字孿生構建三步驟

翻閱了很多資料和信息之後,粗略總結了數字孿生的構建及應用過程,可以分為三步:復刻、構建、應用。

復刻:現實空間的數字化重建

首先就是運用空間采集設備對現實空間進行精準復刻,並通過物聯網實現物理空間與數字空間之間的虛實互動,在這個過程中會采集並傳輸現實空間的相關數據,包括結構數據、傳感器數據、運營數據等,為後面模型構建及優化做準備。

構建:數據驅動模型學習優化

當把真實空間及物理實體數字化復刻以後,相關數據也已經上傳到雲端,在對數據清洗處理以後,就可以結合處理後的數據,運用相關技術能力構建數字孿生模型,並持續驗證優化。

應用:功能開發及實際應用

模型構建以後就是具體的應用裏,在這個階段,會結合具體的應用場景以及行業特性,做具體的功能開發和應用,比如工廠車間的預測性維護、道路交通的模擬規劃等。

數字孿生應用價值

說了這麽多,那數字孿生到底有什麽用呢?具體可以應用在哪些場景或者哪些行業呢?接下來就壹壹解答。

航天預測模擬:作為科技最前沿的應用領域,航空航天針對數字孿生技術的應用可以說起源最早。1969年美國的阿波羅項目中,美國國家航空航天局(NASA)通過制造兩個完全相同的航天器,形成“物理孿生”,這是最早期數字孿生技術的雛形。隨著技術的叠代發展,數字孿生技術在航空航天產品研發、故障檢測、系統管控等方面都有著廣泛的應用。

數字孿生工廠:數字孿生技術可以說是工業生產的寵兒,能夠實現資源調配、智能化生產,顯著提高生產效率。數字孿生工廠,意味著把實體的工廠搬到虛擬空間,可以實時獲取工廠中的數據,實現對工廠的實時監控;同時也可以模擬生產過程,優化生產流程;還可以通過數據分析支持只能決策和預測分析……可以說,數字孿生技術在工業生產領域效果十分顯著。

智慧交通模擬:數字孿生在智慧交通行業的應用,主要是將實時采集的交通數據納入到建立的交通模型體系中,通過大數據分析、人工智能AI和交通仿真技術,實現真實路面交通和虛擬環境的深度融合,比如可以進行車流變化模擬推演,也可以模擬交通信號燈變化,從而有助於更好地規劃交通路線,為管理部門優化交通管理調度提供技術支持。

打造智慧城市:利用數字孿生技術,可以在虛擬網絡空間構建壹個與物理世界相對應的孿生城市,通過數據全域標識、狀態精準感知、數據實時分析等,來實現城市的模擬、監控以及控制,解決城市規劃、設計、建設、管理、服務過程中的諸多問題。

目前,數字孿生被廣泛應用於工業制造、智慧城市、智能交通、能源等各大行業領域,作為虛擬仿真的重要領域,數字孿生正以其強大的能力在各個行業中創造前所未有的創新。

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