發布時間：2020-07-31所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：人類正在進入數字化全聯接的智能時代，以物聯網、大數據、人工智能等為代表的新一代信息與通信技術，已成為驅動社會和經濟發展的新型生產力。數字孿生是繼物聯網與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進，萬物互聯是數字孿生誕生的土壤，而數
摘要：人類正在進入數字化全聯接的智能時代，以物聯網、大數據、人工智能等為代表的新一代信息與通信技術，已成為驅動社會和經濟發展的新型生產力。數字孿生是繼物聯網與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進，萬物互聯是數字孿生誕生的土壤，而數字孿生也必將對萬物互聯形成有效反哺。萬物感知、萬物互聯、萬物智，將信息轉化為行動，給企業、個人和國家創造新的功能，并帶來更加豐富的體驗和前所未有的經濟發展機遇。
關鍵詞：數字孿生、物聯網、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建了全新戰衣，效率之高令人震驚。科幻電影場景走進真實生活，在這個技術爆發的時代迎來了落地曙光——數字孿生(Digital Twin)。
Digital Twin概念早在2001年便已存在，由密歇根大學Michael Grieves首次提出，近年來，現代技術的飛速發展，才為其實現與普及提供了可能。
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簡而言之，數字孿生是指真實世界中某個實體或系統的數字表征，通過傳感器搜集資料，這些資料信息會連結并對應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和變化。這項技術的誕生來源于足夠的數據支撐、有效的數據建模和實時的反饋更新，是物聯網、人工智能和計算機技術發展的綜合性產物。
GE與ANSYS合作，借助Digital Twin這一概念，實現物理機械和分析技術融合。每個引擎、每個渦輪、每臺核磁共振，都擁有一個“數字雙胞胎”，工程師可以在電腦上清晰看到機器運行的每一個細節，通過這些數字化模型，在虛擬環境下實現機器人調試、試驗，優化其運行狀態，只需將最佳方案應用在物理世界機器上，就能節省大量維修、調試成本。
知名調研顧問機構 Gartner 連續三年將數字孿生評選為十大策略科技趨勢，據其預測，到 2020 年，全球將有超過 200 億個連網的傳感器和端點，并可能會有數十億個物件擁有數字孿生。
孿生數字下一個技術風口
“萬物互聯”真切的給這個世界帶來了改變。基于5G 技術，傳輸更快，響應更快，因此5G不僅僅為手機提供服務，還將為一般家庭和辦公網絡提供服務。“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。至于數字孿生，則是繼物聯網與人工智能后下一波接力詞匯，也是他們的自然演進。
萬物互聯，將產生大量數據，也會伴生越來越復雜的運營維護問題，如果單純只靠人力堆疊去增強系統維護能力，勢必會導致組織結構越來越龐雜，對于企業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致的老齡化與勞力需求不平衡導致的經濟增長止步甚至倒退問題。從這個角度講，數字孿生將是我國可持續發展的重要科技力量。
2016年，習近平同志在全國科技創新大會、兩院院士大會、中國科協第九次全國代表大會上提出了“為建設世界科技強國而奮斗”的號召，并在前后的幾年里先后提出了工業4.0、物聯網、人工智能、區塊鏈等幾個重要且前沿的科技領域的戰略規劃，習近平主席指出：“科技是國之利器，國家賴之以強，企業賴之以贏，人民生活賴之以好。”
更加豐富的應用場景
最初，數字孿生技術被用于提升單一物體的性能，例如風力渦輪機或噴氣式發動機。近年，隨著技術的發展，應用場景也越來越復雜。數字孿生不再用于單一設備，更是被應用于系統級設備上甚至是整個組織，例如華為內部的網絡管理系統。隨著萬物互聯時代的到來，越來越多的數據被聚合在一起，數字孿生所能解決的問題也越來越多。
在國外衛生健康領域數字孿生技術已經有組織層次的大規模應用案例。通過對醫院進行數字化克隆，醫院的管理者能夠及時獲取醫院運作狀況，醫生、護士能夠實時獲取有效的病人數據。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護人員的位置，當緊急情況發生的時候，可以確保第一時間找到相應的負責人。護士可以通過移動設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重要的幾分鐘或幾小時。經過實驗驗證，急診室等待時間明顯縮短，醫院負荷能力得到了有效提升，而伴隨著流程優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。
這一切最關鍵的是實時。要解決衛生系統面臨的問題，必須解決瓶頸問題——需要為前線配備實時信息，以便在事情發生之前迅速作出反應或采取行動。通過物聯網密切跟蹤患者生命體征的能力已經存在一段時間了——然而，它需要一個中央大腦，也即數字雙技術系統來實現其全部潛力。
數字孿生技術可以幫助醫院運營轉變為數字化的方式，通過智能應用增加領域專家(如臨床醫生和醫護人員)智慧。數字孿生技術將人工智能、機器學習、物聯網這些技術有效融合在一起產生實際應用場景的解決方案，它也把各種應用程序的不同數據庫與物聯網產生的實時數據綁定在一起建立起一個大型的、統一的處理平臺。使用基于相同底層數據基礎的應用程序，將系統經驗遷移到其他系統，不斷地學習、調整和重新學習中誕生出越來越高效的解決方案。
云邊端協同構建的AIOT體系現已在智慧城市中廣泛應用，主宰云計算市場的巨頭公司依托云計算技術先發優勢，將云計算技術下沉到邊緣側，以強化邊緣側人工智能為契機，大力發展邊緣計算。工業企業依托豐富的工業場景，開展邊緣計算實踐強化現場級控制力。電信運營商正迎接 5G 市場機遇，全面部署邊緣節點，為布局下一代基礎設施打下牢牢的根基。在安防行業，國內首個真正將高算力需求的警務系統前移到邊緣側實現的案例日前已在青島落地，一款基于華為Atlas人工智能芯片設計的警車車載產品，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、智能治理，顛覆傳統思維，擁抱萬物互聯的時代，大型孿生數字城市正在冉冉升起。——論文作者：王曉堃
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