“數(shù)字孿生”指現(xiàn)實世界事物的虛擬表現(xiàn)，它無疑是目前最熱門的技術(shù)趨勢之一。“數(shù)字孿生”融合了人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、虛擬現(xiàn)實以及增強現(xiàn)實等技術(shù)，致力于創(chuàng)建出真實物體、系統(tǒng)或過程的數(shù)字模型?？茖W(xué)家們可以修改這些模型的參數(shù)，以研究這些改變對真實物體或系統(tǒng)等的影響，而成本僅為在現(xiàn)實世界中進行實驗所需成本的一小部分。行業(yè)分析師估計，到2026年，“數(shù)字孿生”市場可能達到近500億美元。

全球很多企業(yè)都致力于在其開發(fā)、生產(chǎn)等過程中應(yīng)用“數(shù)字孿生”技術(shù)，從復(fù)雜設(shè)備的工程設(shè)計到3D沉浸式環(huán)境，再到精確醫(yī)療和數(shù)字農(nóng)業(yè)等。近年來，一些真正具有開創(chuàng)性的“數(shù)字孿生”范例不斷涌現(xiàn)，激勵著業(yè)界，幫助推動科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程、制藥、體育等領(lǐng)域的發(fā)展。美國《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在最近的報道中，列出了目前最有趣以及最具創(chuàng)意的“數(shù)字孿生”范例。

人腦

人腦或許是宇宙中最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對其進行數(shù)字模擬極其困難，充滿巨大的挑戰(zhàn)，但這并沒有阻擋人們探索和嘗試的步伐。

由歐盟資助的“神經(jīng)孿生”項目旨在模擬患者的腦，以建立模型，預(yù)測刺激對治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病——包括癲癇和阿爾茨海默病的影響，以找到這些疾病的最佳治療方法。過去也有其他科研團隊嘗試模擬大腦的各個方面，但“神經(jīng)孿生”是第一個專注于建模大腦的電磁活動和生理學(xué)的項目。研究團隊計劃2023年啟動臨床試驗，創(chuàng)建約60名阿爾茨海默病患者大腦的數(shù)字模型。

“神經(jīng)孿生”團隊表示，如果研究順利，這種數(shù)字模型可以顯著改善患者預(yù)后以及對棘手腦部疾病的了解。同時，醫(yī)生也能借此真正幫助腦疾患者，利用物理和數(shù)學(xué)的力量解碼大腦。

人

盡管聽起來有點像天方夜譚，但科學(xué)家們目前也正在研究和開發(fā)人的“數(shù)字孿生”。

2016年，美國通用電氣前首席執(zhí)行官比爾·魯赫預(yù)測，總有一天，每個人出生時就有一個“數(shù)字孿生”，當生病時，可用于設(shè)計定制治療方案，還可以模擬生活方式對其長期健康的影響。此外，利用患者獨特的基因組，這些“數(shù)字孿生”可以預(yù)測不同藥物的療效，從而在患病時提供最佳治療方案。這將最大限度地減少因患者的遺傳因素而無法奏效的治療方案，并延長壽命。

當然，人腦和人的“數(shù)字孿生”會引發(fā)一系列倫理問題。比如，患者死后，其數(shù)字孿生應(yīng)該如何處理?對此，倫理學(xué)家認為，重要的是人們能夠控制自己的“數(shù)字孿生”的使用，保障自己的自主權(quán)和隱私不受侵犯。

城市

中國上海城市運營管理中心為這個擁有2600萬居民的城市建立了“數(shù)字孿生”模型，模擬了10萬個要素，從垃圾處理和收集設(shè)施，到電動自行車充電基礎(chǔ)設(shè)施、道路交通以及公寓樓的大小和位置。

該“數(shù)字孿生”的創(chuàng)造者利用衛(wèi)星和無人機數(shù)據(jù)構(gòu)建生活模型，正在幫助當局規(guī)劃和應(yīng)對新冠肺炎疫情。此外，它還可以用來模擬洪水等自然災(zāi)害的影響，幫助相關(guān)部門制定應(yīng)對計劃。

交通基礎(chǔ)設(shè)施

“數(shù)字孿生”作為一種創(chuàng)建城市虛擬模型并模擬政策情景的新技術(shù)，可能會改變城市規(guī)劃的游戲規(guī)則。

比如，美國洛杉磯交通部與開放移動基金會合作，創(chuàng)建了該市交通基礎(chǔ)設(shè)施的“數(shù)字孿生”模型。首先，它對微移動解決方案，例如該市的共享自行車和電動滑板車網(wǎng)絡(luò)的運行情況進行建模，之后，它將擴展到包括共享乘車服務(wù)、拼車以及其他可能出現(xiàn)的新的移動解決方案，如自動出租車、無人機等。

體育場

“城市中的基礎(chǔ)設(shè)施，從燈桿到建筑物，都是可以數(shù)字化的。這些數(shù)據(jù)可以創(chuàng)造價值，例如預(yù)測分析。”Willow公司北美首席執(zhí)行官凱文·丹尼希說。Willow是一家在全球范圍內(nèi)銷售其WillowTwin“數(shù)字孿生”平臺的澳大利亞企業(yè)。

洛杉磯索菲體育場是洛杉磯公羊隊和閃電隊等美國國家橄欖球聯(lián)盟球隊的主場，同時也是Willow公司的客戶，它現(xiàn)在也有了自己的“數(shù)字孿生”。

這個“數(shù)字孿生”不僅涵蓋體育場本身，還包括周圍占地300英畝的好萊塢公園。由于體育場本身正在建設(shè)中(從2020年開始)，它將從公園運營的各個領(lǐng)域?qū)崟r收集數(shù)據(jù)，并將其集成到一個平臺上，用來回答人們提出的問題，從希望使用該空間的活動組織者到維護和清潔人員，都可以通過“應(yīng)用商店”模式與這個“數(shù)字孿生”互動。

索菲體育場和好萊塢公園董事總經(jīng)理杰森·加農(nóng)說：“我們的目標是提供一種新型的粉絲和游客體驗，為此我們需要一個全面的、數(shù)據(jù)驅(qū)動的視角，來了解這個項目的所有組成部分之間是如何連接起來的。”

特斯拉售出的每一輛車

特斯拉公司成功的背后，也有“數(shù)字孿生”技術(shù)的功勞。2011年，這家企業(yè)成立了“設(shè)計工作室”，賦予其工廠“數(shù)字孿生”能力。特斯拉公司利用從汽車傳感器收集并上傳到云端的數(shù)據(jù)，對其每輛汽車進行數(shù)字模擬。特斯拉將“數(shù)字孿生”模型作為所有數(shù)據(jù)的載體，在此基礎(chǔ)上進行分析和制造，這個流程不斷循環(huán)、改進，為公司生產(chǎn)的每一輛汽車提供數(shù)字化解決方案。

這使得該公司的人工智能算法能夠確定汽車的故障和其最可能發(fā)生的位置，最大限度地減少車主將維修和保養(yǎng)的需要。這也降低了公司的成本，改善了用戶體驗，使客戶更加滿意，贏得回頭客的機會也更大。(記者 劉 霞)

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