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摘 要： 摘要：人類正在進(jìn)入數(shù)字化全聯(lián)接的智能時代，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息與通信技術(shù)，已成為驅(qū)動社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型生產(chǎn)力。數(shù)字孿生是繼物聯(lián)網(wǎng)與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進(jìn)，萬物互聯(lián)是數(shù)字孿生誕生的土壤，而數(shù)
摘要：人類正在進(jìn)入數(shù)字化全聯(lián)接的智能時代，以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等為代表的新一代信息與通信技術(shù)，已成為驅(qū)動社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型生產(chǎn)力。數(shù)字孿生是繼物聯(lián)網(wǎng)與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進(jìn)，萬物互聯(lián)是數(shù)字孿生誕生的土壤，而數(shù)字孿生也必將對萬物互聯(lián)形成有效反哺。萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智，將信息轉(zhuǎn)化為行動，給企業(yè)、個人和國家創(chuàng)造新的功能，并帶來更加豐富的體驗和前所未有的經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇。
關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能
引言：在《鋼鐵俠》系列電影中，鋼鐵俠用一系列虛擬組件為蜘蛛俠構(gòu)建了全新戰(zhàn)衣，效率之高令人震驚。科幻電影場景走進(jìn)真實生活，在這個技術(shù)爆發(fā)的時代迎來了落地曙光——數(shù)字孿生(Digital Twin)。
Digital Twin概念早在2001年便已存在，由密歇根大學(xué)Michael Grieves首次提出，近年來，現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，才為其實現(xiàn)與普及提供了可能。
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簡而言之，數(shù)字孿生是指真實世界中某個實體或系統(tǒng)的數(shù)字表征，通過傳感器搜集資料，這些資料信息會連結(jié)并對應(yīng)到真實世界里的物件，讓管理者更容易了解真實世界中物件的狀態(tài)和變化。這項技術(shù)的誕生來源于足夠的數(shù)據(jù)支撐、有效的數(shù)據(jù)建模和實時的反饋更新，是物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的綜合性產(chǎn)物。
GE與ANSYS合作，借助Digital Twin這一概念，實現(xiàn)物理機(jī)械和分析技術(shù)融合。每個引擎、每個渦輪、每臺核磁共振，都擁有一個“數(shù)字雙胞胎”，工程師可以在電腦上清晰看到機(jī)器運行的每一個細(xì)節(jié)，通過這些數(shù)字化模型，在虛擬環(huán)境下實現(xiàn)機(jī)器人調(diào)試、試驗，優(yōu)化其運行狀態(tài)，只需將最佳方案應(yīng)用在物理世界機(jī)器上，就能節(jié)省大量維修、調(diào)試成本。
知名調(diào)研顧問機(jī)構(gòu) Gartner 連續(xù)三年將數(shù)字孿生評選為十大策略科技趨勢，據(jù)其預(yù)測，到 2020 年，全球?qū)⒂谐^ 200 億個連網(wǎng)的傳感器和端點，并可能會有數(shù)十億個物件擁有數(shù)字孿生。
孿生數(shù)字下一個技術(shù)風(fēng)口
“萬物互聯(lián)”真切的給這個世界帶來了改變。基于5G 技術(shù)，傳輸更快，響應(yīng)更快，因此5G不僅僅為手機(jī)提供服務(wù)，還將為一般家庭和辦公網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。“昇騰”、“鯤鵬”等芯片直接打通了云邊端全場景的AI算力支撐，高復(fù)雜度的人工智能算法也因此有了從云端走入“人間”的可能。至于數(shù)字孿生，則是繼物聯(lián)網(wǎng)與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進(jìn)。
萬物互聯(lián)，將產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，也會伴生越來越復(fù)雜的運營維護(hù)問題，如果單純只靠人力堆疊去增強(qiáng)系統(tǒng)維護(hù)能力，勢必會導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)越來越龐雜，對于企業(yè)來說是運營成本增加和凈利潤萎縮的生存問題，對于社會來說就是因勞動力密集需求導(dǎo)致的老齡化與勞力需求不平衡導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)增長止步甚至倒退問題。從這個角度講，數(shù)字孿生將是我國可持續(xù)發(fā)展的重要科技力量。
2016年，習(xí)近平同志在全國科技創(chuàng)新大會、兩院院士大會、中國科協(xié)第九次全國代表大會上提出了“為建設(shè)世界科技強(qiáng)國而奮斗”的號召，并在前后的幾年里先后提出了工業(yè)4.0、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等幾個重要且前沿的科技領(lǐng)域的倡議規(guī)劃，習(xí)近平主席指出：“科技是國之利器，國家賴之以強(qiáng)，企業(yè)賴之以贏，人民生活賴之以好。”
更加豐富的應(yīng)用場景
最初，數(shù)字孿生技術(shù)被用于提升單一物體的性能，例如風(fēng)力渦輪機(jī)或噴氣式發(fā)動機(jī)。近年，隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用場景也越來越復(fù)雜。數(shù)字孿生不再用于單一設(shè)備，更是被應(yīng)用于系統(tǒng)級設(shè)備上甚至是整個組織，例如華為內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。隨著萬物互聯(lián)時代的到來，越來越多的數(shù)據(jù)被聚合在一起，數(shù)字孿生所能解決的問題也越來越多。
在國外衛(wèi)生健康領(lǐng)域數(shù)字孿生技術(shù)已經(jīng)有組織層次的大規(guī)模應(yīng)用案例。通過對醫(yī)院進(jìn)行數(shù)字化克隆，醫(yī)院的管理者能夠及時獲取醫(yī)院運作狀況，醫(yī)生、護(hù)士能夠?qū)崟r獲取有效的病人數(shù)據(jù)。各種傳感器被用來檢測病人的各種生命體征，定位裝置可以實時定位醫(yī)護(hù)人員的位置，當(dāng)緊急情況發(fā)生的時候，可以確保第一時間找到相應(yīng)的負(fù)責(zé)人。護(hù)士可以通過移動設(shè)備自動捕捉或輸入生命體征，并直接將其跟蹤到患者的記錄中，因此，在記錄和上傳之間可以省去至關(guān)重要的幾分鐘或幾小時。經(jīng)過實驗驗證，急診室等待時間明顯縮短，醫(yī)院負(fù)荷能力得到了有效提升，而伴隨著流程優(yōu)化和等待時間縮短等積極的改變，病人的就診體驗得到極大的增強(qiáng)。
這一切最關(guān)鍵的是實時。要解決衛(wèi)生系統(tǒng)面臨的問題，必須解決瓶頸問題——需要為前線配備實時信息，以便在事情發(fā)生之前迅速作出反應(yīng)或采取行動。通過物聯(lián)網(wǎng)密切跟蹤患者生命體征的能力已經(jīng)存在一段時間了——然而，它需要一個中央大腦，也即數(shù)字雙技術(shù)系統(tǒng)來實現(xiàn)其全部潛力。
數(shù)字孿生技術(shù)可以幫助醫(yī)院運營轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化的方式，通過智能應(yīng)用增加領(lǐng)域?qū)＜?如臨床醫(yī)生和醫(yī)護(hù)人員)智慧。數(shù)字孿生技術(shù)將人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、物聯(lián)網(wǎng)這些技術(shù)有效融合在一起產(chǎn)生實際應(yīng)用場景的解決方案，它也把各種應(yīng)用程序的不同數(shù)據(jù)庫與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)綁定在一起建立起一個大型的、統(tǒng)一的處理平臺。使用基于相同底層數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，將系統(tǒng)經(jīng)驗遷移到其他系統(tǒng)，不斷地學(xué)習(xí)、調(diào)整和重新學(xué)習(xí)中誕生出越來越高效的解決方案。
云邊端協(xié)同構(gòu)建的AIOT體系現(xiàn)已在智慧城市中廣泛應(yīng)用，主宰云計算市場的巨頭公司依托云計算技術(shù)先發(fā)優(yōu)勢，將云計算技術(shù)下沉到邊緣側(cè)，以強(qiáng)化邊緣側(cè)人工智能為契機(jī)，大力發(fā)展邊緣計算。工業(yè)企業(yè)依托豐富的工業(yè)場景，開展邊緣計算實踐強(qiáng)化現(xiàn)場級控制力。電信運營商正迎接 5G 市場機(jī)遇，全面部署邊緣節(jié)點，為布局下一代基礎(chǔ)設(shè)施打下牢牢的根基。在安防行業(yè)，國內(nèi)首個真正將高算力需求的警務(wù)系統(tǒng)前移到邊緣側(cè)實現(xiàn)的案例日前已在青島落地，一款基于華為Atlas人工智能芯片設(shè)計的警車車載產(chǎn)品，算力前移，警力下沉，盤活城市視頻資源，讓視頻做到實時分析、實時共享，可移動安全抓手遍布城市每個角落，全面提升城市治理的智能化水平。
萬物互聯(lián)、智能治理，顛覆傳統(tǒng)思維，擁抱萬物互聯(lián)的時代，大型孿生數(shù)字城市正在冉冉升起。——論文作者：王曉堃