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【科技創(chuàng)新世界潮】

“數(shù)字孿生”指現(xiàn)實(shí)世界事物的虛擬表現(xiàn)，它無(wú)疑是目前最熱門的技術(shù)趨勢(shì)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(shí)以及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，致力于創(chuàng)建出真實(shí)物體、系統(tǒng)或過程的數(shù)字模型。科學(xué)家們可以修改這些模型的參數(shù)，以研究這些改變對(duì)真實(shí)物體或系統(tǒng)等的影響，而成本僅為在現(xiàn)實(shí)世界中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需成本的一小部分。行業(yè)分析師估計(jì)，到2026年，“數(shù)字孿生”市場(chǎng)可能達(dá)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(jì)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(lái)，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(lì)著業(yè)界，幫助推動(dòng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程、制藥、體育等領(lǐng)域的發(fā)展。美國(guó)《福布斯》雙周刊網(wǎng)站在最近的報(bào)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(duì)其進(jìn)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(xiàng)目旨在模擬患者的腦，以建立模型，預(yù)測(cè)刺激對(duì)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(tuán)隊(duì)嘗試模擬大腦的各個(gè)方面，但“神經(jīng)孿生”是第一個(gè)專注于建模大腦的電磁活動(dòng)和生理學(xué)的項(xiàng)目。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃2023年啟動(dòng)臨床試驗(yàn)，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(tuán)隊(duì)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(duì)棘手腦部疾病的了解。同時(shí)，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(lái)有點(diǎn)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(guó)通用電氣前首席執(zhí)行官比爾·魯赫預(yù)測(cè)，總有一天，每個(gè)人出生時(shí)就有一個(gè)“數(shù)字孿生”，當(dāng)生病時(shí)，可用于設(shè)計(jì)定制治療方案，還可以模擬生活方式對(duì)其長(zhǎng)期健康的影響。此外，利用患者獨(dú)特的基因組，這些“數(shù)字孿生”可以預(yù)測(cè)不同藥物的療效，從而在患病時(shí)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(wú)法奏效的治療方案，并延長(zhǎng)壽命。

當(dāng)然，人腦和人的“數(shù)字孿生”會(huì)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(duì)此，倫理學(xué)家認(rèn)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(guó)上海城市運(yùn)營(yíng)管理中心為這個(gè)擁有2600萬(wàn)居民的城市建立了“數(shù)字孿生”模型，模擬了10萬(wàn)個(gè)要素，從垃圾處理和收集設(shè)施，到電動(dòng)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(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)構(gòu)建生活模型，正在幫助當(dāng)局規(guī)劃和應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情。此外，它還可以用來(lái)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(duì)計(jì)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(huì)改變城市規(guī)劃的游戲規(guī)則。

比如，美國(guó)洛杉磯交通部與開放移動(dòng)基金會(huì)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(duì)微移動(dòng)解決方案，例如該市的共享自行車和電動(dòng)滑板車網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況進(jìn)行建模，之后，它將擴(kuò)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(dòng)解決方案，如自動(dòng)出租車、無(wú)人機(jī)等。

體育場(chǎng)

“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(jià)值，例如預(yù)測(cè)分析?！盬illow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(tái)的澳大利亞企業(yè)。

洛杉磯索菲體育場(chǎng)是洛杉磯公羊隊(duì)和閃電隊(duì)等美國(guó)國(guó)家橄欖球聯(lián)盟球隊(duì)的主場(chǎng)，同時(shí)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(gè)“數(shù)字孿生”不僅涵蓋體育場(chǎng)本身，還包括周圍占地300英畝的好萊塢公園。由于體育場(chǎng)本身正在建設(shè)中（從2020年開始），它將從公園運(yùn)營(yíng)的各個(gè)領(lǐng)域?qū)崟r(shí)收集數(shù)據(jù)，并將其集成到一個(gè)平臺(tái)上，用來(lái)回答人們提出的問題，從希望使用該空間的活動(dòng)組織者到維護(hù)和清潔人員，都可以通過“應(yīng)用商店”模式與這個(gè)“數(shù)字孿生”互動(dòng)。

索菲體育場(chǎng)和好萊塢公園董事總經(jīng)理杰森·加農(nóng)說：“我們的目標(biāo)是提供一種新型的粉絲和游客體驗(yàn)，為此我們需要一個(gè)全面的、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的視角，來(lái)了解這個(gè)項(xiàng)目的所有組成部分之間是如何連接起來(lái)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(jì)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(duì)其每輛汽車進(jìn)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(jìn)行分析和制造，這個(gè)流程不斷循環(huán)、改進(jìn)，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(yàn)，使客戶更加滿意，贏得回頭客的機(jī)會(huì)也更大。