《數(shù)字孿生將推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來》白皮書

數(shù)字孿生將會推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來2 第一代數(shù)字孿生 6 6 8 9 商業(yè) 可視化實時數(shù)據(jù) 使用嵌入式Al進(jìn)行分布式智能 模擬未來 跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)互操作 9 3我們周圍世界的運轉(zhuǎn)方式正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。物理系統(tǒng)越來越多地被可以虛用數(shù)字化方式模擬復(fù)雜的物理環(huán)境，如大型建筑、工廠、機場或煉油廠等，我們就能以這種創(chuàng)新的方式監(jiān)控事物。這種方式就是數(shù)字孿生可以實時分析和處理復(fù)雜的問題，如：洪水、重大交通事故、工廠故障或機場可疑行為等。它還可以提前模擬此類事件，以便發(fā)生時能夠做好應(yīng)對準(zhǔn)雜性，并創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)營收。例如，在VANTIQ平臺的幫助下，福特公司正在開發(fā)智慧交通和停車管理系統(tǒng)，日本軟銀正在開發(fā)提供個性化廣告的智能建筑，中國深圳的畢美公司正在開發(fā)一款新產(chǎn)品，以改善復(fù)雜建筑的運營基礎(chǔ)設(shè)施管理。隨著數(shù)字孿生技術(shù)得到進(jìn)一步的認(rèn)同和應(yīng)用，將極大影響企業(yè)的數(shù)字創(chuàng)新戰(zhàn)略。企業(yè)需要實施該技術(shù)才能保持競爭力；各國政府需要創(chuàng)建數(shù)字孿生，以解決環(huán)境問題并拯救生命。數(shù)字孿生技術(shù)的影響將是重大的，而且發(fā)展會比預(yù)期快得高級的數(shù)字孿生需要采用物聯(lián)網(wǎng)(使計算和數(shù)據(jù)存儲更接近實際需要的位置，更多信息請參閱VANTIQ的分布式業(yè)務(wù)應(yīng)用程序白皮書)?；谀柖?，硬件成本以指數(shù)級降低，這些先進(jìn)技術(shù)44候。VANTIQ與市面上其他平臺不這里可以參考眾多行業(yè)分析師的結(jié)有50-84%的失敗率(這個歷史統(tǒng)計包含了數(shù)字孿生在內(nèi)的廣泛行業(yè)類我們還處于數(shù)字孿生技術(shù)的早期階一來，處理邏輯(軟件)可以動態(tài)實所有攝像機都能實時關(guān)注此人的去5數(shù)字孿生的市場機會數(shù)字孿生市場能夠如此快速地成長，主要是因為相關(guān)支持的技術(shù)已經(jīng)被廣泛"大多數(shù)新"大多數(shù)新的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要實時或接近實時的數(shù)據(jù)，標(biāo)明物理事物相關(guān)的事件和狀態(tài)，這些物理事物包括機器、員、建筑物或其他資產(chǎn)等?！?018年9月2019年2月),數(shù)字孿生市場正以每年45%的速度增長，到2025年將達(dá)到2025年數(shù)字孿生市場將達(dá)到240億美月)相信到2025年，年增長率將達(dá)到成為應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的同義詞”和“到數(shù)字孿生的影響可能比預(yù)測的還要大得多，因為相比上面報告提到的簡單場景，更加復(fù)雜和有價值的場景將被開發(fā)出來。業(yè)內(nèi)大部分預(yù)測是基于第一代數(shù)字孿生技術(shù)，而不是本VANTIQ平臺目前正在被很多級數(shù)字孿生，以滿足客戶需求；電信公司用來增強其戰(zhàn)略臺來進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以面對市場競爭；政府也用來解決環(huán)境問題。與智能手機或互聯(lián)網(wǎng)一樣，所有的創(chuàng)新應(yīng)用無法被準(zhǔn)確預(yù)測出來，但是一定會加速使用計算機輔助設(shè)計一臺設(shè)備(例如發(fā)動機)已經(jīng)存在了幾十年。傳感器被安裝在各種設(shè)備中用來檢測溫度和頻率等參數(shù)，再通過數(shù)據(jù)分析來預(yù)測設(shè)備故障。到現(xiàn)在，數(shù)字孿生已經(jīng)可以為各發(fā)電機、醫(yī)療設(shè)備等，提高這些在過去10年里，云架構(gòu)、邊緣計算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的成本極大降低，可用性也有了很大提高，尤其是在過去幾年中進(jìn)步尤為顯著?，F(xiàn)在比起以往任何時候，我這些數(shù)據(jù)不僅能為大型復(fù)雜的物理環(huán)境進(jìn)行建模，還能通過傳感器、攝像頭和監(jiān)控系統(tǒng)將模型帶入真實世界。這將導(dǎo)致一種新型為了解釋高級數(shù)字孿生如何運行，讓我們使用Waze軟件做一個簡單的示例。在Waze里，您可以添加交通、天氣和道路堵塞等多種環(huán)境條件，使用“如果怎樣-將會怎樣”(What-If)的模式模擬從A點到B點的駕駛旅程。您可以通過Waze軟件來監(jiān)控和導(dǎo)航，自動通過社交網(wǎng)絡(luò)從面說到的較簡單的第一代數(shù)字孿生相比，這款軟件提供了不同的體驗：Waze與復(fù)雜的物理環(huán)境密切互動，使用地圖和定位服務(wù)行結(jié)合，同時與用戶實現(xiàn)實時協(xié)同。還可以有比這更綜合的應(yīng)用--通過數(shù)以萬計或十萬計的傳感器連續(xù)更新數(shù)據(jù)來監(jiān)控城市的交通，并協(xié)調(diào)相關(guān)的交通控制系優(yōu)化交通信號燈、事故管理、基礎(chǔ)設(shè)施利用和應(yīng)急響應(yīng)等，智能地控制車輛的整體流量，提高交數(shù)字孿生可以表現(xiàn)一個復(fù)雜的環(huán)氣設(shè)施或港口等。為了準(zhǔn)確反映這個環(huán)境的當(dāng)前狀態(tài)，需要不斷VANTIQ正與很多合作伙伴(軟銀、道達(dá)爾、福特和高重、北京這樣的復(fù)雜物理環(huán)境進(jìn)行建模和目都會在設(shè)計階段就進(jìn)行3DBIM建模(建筑信息模型),一直在息模型)連接上傳感器和其他數(shù)態(tài)。這樣的數(shù)字孿生可以提高效圖1:新的數(shù)字孿生將從許多系統(tǒng)中獲取信息，并實時了解正在發(fā)生的事情。這將使智能空間的有效運行成為可能。系統(tǒng)集成實時規(guī)則處理工廠VANTIQ正在與畢美合作，將3DBIM(3D建筑信息模型)和居住者和其他相關(guān)的環(huán)境狀況。這個實時BIM操作更簡化，在出現(xiàn)問題時能與供應(yīng)商協(xié)調(diào)，能為居住者提高安全性和防護(hù)性。實時3D可視化功能會突出問題狀況，屏蔽冗余的信息。當(dāng)有狀況建的商業(yè)建筑3D數(shù)字孿生，由事件驅(qū)動應(yīng)用程序?qū)崟r監(jiān)控和控制。圖片由VANTIQ合作伙伴示例2:大型公共設(shè)施(如機場和火車機場站)是實施數(shù)字孿生的理想場所，可用于模擬可能的事況和優(yōu)正為中國北京的首都機場建設(shè)下處于危險區(qū)或禁區(qū)，這些特殊情況都能被立刻檢測出來。另外，通過行為的識別還能判斷某人是否受傷或行為可疑。相應(yīng)的處理方式可以預(yù)先編排好，作出實時有效的應(yīng)對。通過VANTIQ的協(xié)作模型，可以立即分配距離事件與圖像識別技術(shù)相結(jié)合時，能深度了解一個場所，獲取每個設(shè)施中人員的位置和當(dāng)前狀態(tài)(參見圖最近的專業(yè)安保人員去處理問題，同時相關(guān)事況會被通知到關(guān)圖3:機場的數(shù)字孿生與物體檢測技術(shù)結(jié)合使用，確定建筑物內(nèi)人員的運動和狀態(tài)。圖片由伴高重信息提供。示例3:以得到警報以及疏散指引(可結(jié)器人),同時發(fā)起相關(guān)的事故響應(yīng)機制(見圖4)。(這稱為認(rèn)知偏差)。人機協(xié)作模圖4:煉油廠的數(shù)字圖5:基于個人特征世界5000強的公司、系統(tǒng)集成商識到數(shù)字孿生的需求并率先進(jìn)入市場，將創(chuàng)造更多創(chuàng)新的商業(yè)機會。這些數(shù)字孿生可以創(chuàng)建為模數(shù)字孿生可以引導(dǎo)乘客使用另一個站臺。在令人沮喪的時間等),了解當(dāng)前的客戶感受來這也適用于員工體驗和滿意度。VANTIQ的合作伙伴軟銀 造數(shù)字孿生環(huán)境，使之成為世界上最智慧的建筑群(見圖5)。造新的市場機會。通過此類技可以只保留少量工人在現(xiàn)場操圖6:更有效的管為了實現(xiàn)可持續(xù)性，人類需要提減少浪費。據(jù)估計，世界上40%的食品生產(chǎn)出來后是被浪費的。創(chuàng)建數(shù)字孿生來監(jiān)控和改進(jìn)供應(yīng)鏈運營和生產(chǎn)管理可以改變數(shù)字孿生還可以幫助識別出環(huán)境問題和事故。例如當(dāng)發(fā)生天然氣泄漏時，道達(dá)爾利用VANTIQ開發(fā)的數(shù)字孿生及時啟動維修，并引導(dǎo)人員安全撤離泄漏區(qū)域。VANTIQ正在與一個法國合作伙伴合作開發(fā)應(yīng)用，指引和幫助人們應(yīng)對洪水的威脅。此外，數(shù)字孿生的災(zāi)難模擬可以訓(xùn)練人員逃數(shù)字孿生需要一個從頭開始構(gòu)建的現(xiàn)件并在任何節(jié)點分析事件，從相關(guān)外部來源添加關(guān)聯(lián)場景，并在事件發(fā)生時傳遞信息。例如，當(dāng)火災(zāi)警報響起，該事件會立即被分析，并進(jìn)行場景化模擬以確定是否有威脅性，警報將被發(fā)送到相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)及和應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)，以便聯(lián)動這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r響應(yīng)，并根據(jù)情況發(fā)展而動態(tài)地改變應(yīng)對策略。這類的異步數(shù)據(jù)必須在它發(fā)生時就實時處理，而不是放時間敏感信息，而且避免網(wǎng)絡(luò)過載。分析計算和Al計算將會在邊緣端上運行，因為即使通過高度可靠的網(wǎng)絡(luò)，您也不希望運算能力距離信息源太遠(yuǎn)。邊緣端必須實時動態(tài)根據(jù)當(dāng)前情況進(jìn)行分析，并給出操作指引。更進(jìn)一步來說，考慮到這些系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)規(guī)模之大，邊緣端的有效利用能夠使相關(guān)事件只向有需要的位置傳遞能確保整體性能的可靠性?！と藱C協(xié)作——使人們能夠運用自己的經(jīng)驗、直覺和推理能力為處理特殊情況加分。人類和機器充分發(fā)揮所長的有效協(xié)作，能夠得到1+1=3的結(jié)果。在有需要的時候，人類應(yīng)該做決策的主導(dǎo)者，畢竟機器不能獨立自動化地運作這個世界——至少在可預(yù)見的未來不應(yīng)如此。例如，當(dāng)飛機在自動駕駛儀的掌管下飛行時，駕駛儀系統(tǒng)應(yīng)該與飛行員協(xié)作，而不是否決飛行員的操作——在很多情況下，人類的推理能力比軟件用低代碼開發(fā)環(huán)境快速有效地將環(huán)境中的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為智能業(yè)務(wù)響應(yīng)可靠性、安全性和性能。隨著世界越來越依賴物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生，這一需求將不斷增長。例如，當(dāng)事故發(fā)生，負(fù)責(zé)處理事故的相關(guān)系統(tǒng)必須可靠地發(fā)送和接收該事件，以便解決問題。當(dāng)生命受到威脅時，不能容許任何通發(fā)展數(shù)字孿生，以便在這不斷增從而進(jìn)行驗證和實現(xiàn)功能的快速添加。例如，如果一組新的自動門出現(xiàn)故障并傷害到人，那這組即使在數(shù)百個邊緣節(jié)點上也要馬業(yè)務(wù)響應(yīng)行動據(jù)析數(shù)分幫助人們解析真實的或模擬的事圖8:智能街道的數(shù)字孿生體可展示出街道的當(dāng)前狀態(tài)，并追蹤所關(guān)注的情況，例如一輛車阻塞了通道入口或引發(fā)了安全問題。圖片由VANTIQ客戶福特汽車公司提供。是因為包含了方方面面：車輛/交通、廢物/污水清除、食物/水分雜性是如何演進(jìn)的?答案是一點一化可能花了很長時間(幾百年),也帶來了許多創(chuàng)新，如電網(wǎng)、電而各種不可預(yù)測因素正是由人來定或網(wǎng)絡(luò)漏洞攻擊),就必須立即解圖9:控制室操作員和數(shù)字孿生系統(tǒng)必須協(xié)同工作，人類能夠根據(jù)需要干預(yù)和更新系統(tǒng)。Al既能使企業(yè)更智能，又能提高員工的工作效率到目前為止，Al大多部署在云上。亞馬遜和Netflix就是早期用戶。Al的新部署模式將無處不在——在云中、邊緣、用戶設(shè)備中。此外，多個Al服務(wù)可以同時運行，例如：一張圖片可能被各象或事件一一是否有人正在奔跑，是否存在泄漏，是否有地震?在邊緣端上進(jìn)行初步處理后，可以在云端調(diào)用數(shù)據(jù)庫以進(jìn)行更一個數(shù)字孿生體提供一個共享的虛擬模型，這樣來自多個分布式人工智能服務(wù)的數(shù)據(jù)就可以組合世界上正在創(chuàng)建的大量Al在適用性和復(fù)雜性上呈指數(shù)級增長。這樣的趨勢是由各種規(guī)模的大學(xué)和科技公司的計算機科學(xué)團(tuán)隊創(chuàng)造出來的。隨著更具創(chuàng)新性的Al功能將不斷取代已有功能，數(shù)字孿動態(tài)響應(yīng)運行數(shù)字孿生應(yīng)用程序的軟件和的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配。即使在高速業(yè)務(wù)邏輯需要動態(tài)化以滿足當(dāng)前和不斷變化的需求。有幾個示例網(wǎng)絡(luò)下快速處理，整個流程也需要幾秒或幾十秒。再假設(shè)，當(dāng)附近環(huán)境中的多個位置有數(shù)百甚至這就需要攝像頭邊緣節(jié)點不間斷細(xì)節(jié)),才能夠更容易地實時跟蹤個人軌跡。解決方案就是為附近所有邊緣節(jié)點和攝像頭提供匹配出來的個人特征信息和Al分析需要的相關(guān)信息，讓這些邊緣節(jié)點當(dāng)我們希望對實時發(fā)生的情況進(jìn)行更復(fù)雜的分析時(如上面的示配到邊緣計算機端。我們來舉例子說明：假設(shè)通過攝像機的圖像識別到一個嫌疑人，把