數(shù)字孿生加速“狂飆”

“ChatGPT”的橫空出世一如前不久的“元宇宙”，再度令人們趨之若鶩。兩個全新的技術(shù)概念會否成為“人類科技的奇點”尚待時間驗證，可以洞見的是，決定未來的革命性技術(shù)都將通過智能化技術(shù)，將無窮的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為切實可行的洞察，驅(qū)動數(shù)實融合時代的到來。

今天我們將和英特爾工業(yè)解決方案總監(jiān) Ricky Watts聊聊另一個有著相似本質(zhì)的技術(shù)——被稱為“元宇宙的基石與底座”和“數(shù)字化世界的十大戰(zhàn)略技術(shù)”：

想象一下，

一個水晶球可以告訴你未來這個項目能否成功，

可能出現(xiàn)的隱患或者致命故障

——這就是數(shù)字孿生（Digital Twin）

物理世界的鏡像，撥開迷霧看未來

何為數(shù)字孿生？根據(jù)數(shù)字孿生聯(lián)盟（DTC, Digital Twin Consortium）的最新定義：

“數(shù)字孿生是指將現(xiàn)實世界中的實體和流程以數(shù)字虛擬方式實現(xiàn)，并且按照特定頻率和保真度在兩者之間同步?！?/p>

“數(shù)字孿生系統(tǒng)會加速全面的數(shù)字認知，優(yōu)化決策過程，讓行動更高效，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型?！?/p>

“實時和歷史數(shù)據(jù)讓數(shù)字孿生表現(xiàn)過去和現(xiàn)在，并可模擬、預(yù)測未來。”

簡而言之，數(shù)字孿生是以物聯(lián)網(wǎng)為媒介，實現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界的耦合，從而預(yù)測未來，模擬決策，更好應(yīng)對。目前，數(shù)字孿生已從最富有成效的制造業(yè)向智慧城市、醫(yī)療保健、物流、零售等更多行業(yè)領(lǐng)域延伸，展現(xiàn)出廣闊的前景和巨大價值。

數(shù)字孿生，智能制造的助推器

工業(yè)制造場景是數(shù)字孿生最活躍的戰(zhàn)場。為何說數(shù)字孿生對智能制造至關(guān)重要？Ricky Watts 給出了通俗易懂的解讀：

數(shù)字孿生將工廠中大量物聯(lián)網(wǎng)傳感器和攝像頭收集到的資產(chǎn)和環(huán)境數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)綌?shù)字孿生體，后者可以利用這些數(shù)據(jù)對機器或設(shè)備進行仿真測試和驗證、查看損耗率、預(yù)測性維護、流程建模和優(yōu)化，以及開展員工培訓(xùn)，以上皆不需要人們在機器上實際操作。以軟件測試和模擬為例，制造商可以先在數(shù)字孿生體上驗證軟件更新，在確保不會發(fā)生崩潰或中斷后，再將軟件下載到真實機器上。有了數(shù)字孿生，企業(yè)就能夠在潛在問題和機會面前領(lǐng)先一步。

圖：以零售布局為例，

數(shù)字孿生可以在施工前提供建議，以便快速修改設(shè)計

借助由邊緣計算、人工智能和工作負載融合所實現(xiàn)的更多邊緣智能，物理世界和數(shù)字世界之間越來越多地建立起近乎實時的聯(lián)系。企業(yè)能夠利用數(shù)字孿生實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、開發(fā)，到生產(chǎn)、上市，直至被客戶使用的全生命周期管理。幫助企業(yè)快速發(fā)現(xiàn)和解決問題，加快新品上市速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化運營，并開發(fā)新的經(jīng)營模式，提高收益1。因此，數(shù)字孿生的市場正在迅速增長，Gartner 曾預(yù)測，到 2024 年，超過 25% 的全新數(shù)字孿生將作為新 IoT 原生業(yè)務(wù)應(yīng)用的綁定功能被采用。2

“孿生”的羅馬非一日可建成

數(shù)字化時代的機遇往往與挑戰(zhàn)并行，數(shù)字孿生項目的實施也同樣“沒那么簡單”。工廠的環(huán)境十分復(fù)雜，不同年代、系統(tǒng)的傳感器和機器以各種方式提供數(shù)據(jù)，很難互相兼容，收集可用的數(shù)據(jù)就成為了制造商面臨的首要挑戰(zhàn)。同時，技術(shù)堆棧中涉及了從連接到人工智能各個層面的技術(shù)，這也使得制定任何類型的模板都非常困難。制造商往往需要進行大量的系統(tǒng)集成工作。

除此之外，數(shù)字孿生處于物聯(lián)網(wǎng)、5G、邊緣計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等飛速發(fā)展的技術(shù)的交叉點。尤為重要的是，數(shù)字孿生對應(yīng)的真實世界總在不斷變化，要想讓數(shù)字孿生隨時更新從而反應(yīng)最真實、最即時的世界，毫無疑問，必須依靠擁有現(xiàn)實感知能力的物聯(lián)網(wǎng)邊緣技術(shù)。Ricky Watts 表示：

每個技術(shù)的應(yīng)用不可一蹴而就，而大多數(shù)供應(yīng)商和制造商都很難精通所有的領(lǐng)域，這使得同一產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)在采用階段上存在較大鴻溝。英特爾正在開展一些工作，比如簡化技術(shù)的使用，建立更多伙伴關(guān)系以搭建生態(tài)系統(tǒng)等等。當然未來還有更多事情要做。

英特爾的探索——從入局到布局

在21世紀初，英特爾就通過引入遠程操作中心實現(xiàn)了對工廠設(shè)備的場外監(jiān)控和管理。隨著智能制造時代的到來，英特爾迅速采用了這一革命性技術(shù)來簡化流程、降低成本，即使在微處理器制造程序復(fù)雜性成倍增加的情況下，英特爾仍能夠大幅提高人均生產(chǎn)率，減少單位吞吐時間，并且保持出色的產(chǎn)品質(zhì)量。

如今，英特爾的自動化工廠解決方案團隊將領(lǐng)先的經(jīng)驗和軟硬件產(chǎn)品組合打包，提供給世界各地的制造商，幫助他們簡化數(shù)字孿生部署。

英特爾最新的硬件產(chǎn)品系列，包括第四代英特爾 至強 可擴展處理器和第13代英特爾 酷睿 處理器家族均面向物聯(lián)網(wǎng)邊緣應(yīng)用優(yōu)化，通過人工智能加速和高核心數(shù)推動了數(shù)字孿生模擬的更多并行化，以及邊緣服務(wù)器和外部傳感器之間的快速數(shù)據(jù)移動。

在軟件基礎(chǔ)設(shè)施層，英特爾 發(fā)行版 OpenVINO 工具套件可以幫助獨立軟件供應(yīng)商（ISV）優(yōu)化其人工智能驅(qū)動的數(shù)字孿生解決方案，以便在英特爾 硬件上實現(xiàn)更高性能。

同時，英特爾打造了工業(yè)邊緣軟件方案，包括英特爾工業(yè)邊緣洞見平臺（EII）和英特爾工業(yè)邊緣控制平臺（ECI）。這些軟件匯集了各種參考設(shè)計，能夠幫助行業(yè)伙伴更輕松、更快速地開發(fā)解決方案，并將工作負載整合到基于英特爾處理器的平臺上，同時確保在 Linux 操作系統(tǒng)、Windows、虛擬機和 Kubernetes 上都能運行數(shù)字孿生體的所有功能。

英特爾的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則涵蓋了邊緣、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心和云。憑借低功耗計算和能夠執(zhí)行預(yù)測分析任務(wù)的邊緣服務(wù)器，英特爾構(gòu)建了邊緣原生軟件定義的絕佳計算平臺英特爾 Smart Edge，從而協(xié)調(diào)、整合物聯(lián)網(wǎng)邊緣的多個傳感器和工具，簡化部署，幫助制造企業(yè)最大化收益。除此之外，英特爾也在關(guān)注標準、規(guī)?；闹贫?，Ricky Watts 介紹道：

英特爾正與合作伙伴攜手建立通用語言(如 OPC UA)來讓機器相互對話，從而讓設(shè)備數(shù)據(jù)無縫地流動。同時，我們正與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的伙伴通力合作，鏈接產(chǎn)業(yè)上下游來嘗試定義統(tǒng)一的服務(wù)交付的方式。

用數(shù)字孿生雕刻未來數(shù)字世界

數(shù)字孿生技術(shù)讓人類具備了更好、更智慧的中長期規(guī)劃能力。英特爾也在將戰(zhàn)略版圖延伸向智慧城市、智慧醫(yī)療、以及智慧建筑等更多領(lǐng)域。

在北京冬奧會期間，英特爾聯(lián)手合作伙伴打造的“黑科技”VSS數(shù)字孿生場館模擬仿真服務(wù)備受矚目。通過將場館與活動過程三維可視化、動態(tài)化、參數(shù)化，把真實的場館完全復(fù)制成一個數(shù)字化、虛擬化的線上場館。在疫情時期，使分布在全球各地的工作人員可以在多終端操作系統(tǒng)，實現(xiàn)對場館空間的規(guī)劃、運行設(shè)計及細節(jié)管理，充分協(xié)作開展奧運準備工作。

這項應(yīng)用在后冬奧時代將被繼續(xù)推廣和應(yīng)用，以在大型體育賽事、智慧城市建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

在全球范圍中，Ebenbuild 通過使用英特爾提供的技術(shù)和產(chǎn)品，構(gòu)建了醫(yī)療數(shù)字孿生模型，提升了急性呼吸窘迫綜合征患者的生存率和恢復(fù)效果，并在智能醫(yī)院中被廣泛推廣。在建筑領(lǐng)域，英特爾與微軟以及 LTTS 攜手，通過建立數(shù)字孿生模型和現(xiàn)實世界人、事、物的活數(shù)字副本，在施工前模擬如空間使用、交通模式等動態(tài)環(huán)境條件，實現(xiàn)了自動化的建筑管理和預(yù)測分析——這座位于以色列的智能樓宇 PTK1 占地80萬平方英尺，擁有超過14,000個傳感器，每天產(chǎn)生超過50TB的數(shù)據(jù)，承載近3,000名員工的日常工作。其智能化程度遠超傳統(tǒng)的智能建筑。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、智能邊緣等技術(shù)不斷更新迭代，將推動數(shù)據(jù)流動持續(xù)加速，最終使得建立一個更廣大、連接更緊密的世界成為可能。數(shù)字孿生也將解鎖更多、更新、更先進的應(yīng)用場景，來解決現(xiàn)實世界的問題。英特爾會繼續(xù)應(yīng)用自己多年的技術(shù)積累，與合作伙伴一起，為人類的光明未來構(gòu)建技術(shù)基石。

審核編輯 ：李倩