《數(shù)字孿生將推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來(lái)》白皮書(shū)

數(shù)字孿生將會(huì)推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的未來(lái)2 第一代數(shù)字孿生 6 6 8 9 商業(yè) 可視化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 使用嵌入式Al進(jìn)行分布式智能 模擬未來(lái) 跨業(yè)務(wù)系統(tǒng)互操作 9 3我們周?chē)澜绲倪\(yùn)轉(zhuǎn)方式正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。物理系統(tǒng)越來(lái)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(jī)場(chǎng)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(shí)時(shí)分析和處理復(fù)雜的問(wèn)題，如：洪水、重大交通事故、工廠故障或機(jī)場(chǎng)可疑行為等。它還可以提前模擬此類(lèi)事件，以便發(fā)生時(shí)能夠做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)雜性，并創(chuàng)造新的業(yè)務(wù)營(yíng)收。例如，在VANTIQ平臺(tái)的幫助下，福特公司正在開(kāi)發(fā)智慧交通和停車(chē)管理系統(tǒng)，日本軟銀正在開(kāi)發(fā)提供個(gè)性化廣告的智能建筑，中國(guó)深圳的畢美公司正在開(kāi)發(fā)一款新產(chǎn)品，以改善復(fù)雜建筑的運(yùn)營(yíng)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(shí)施該技術(shù)才能保持競(jìng)爭(zhēng)力；各國(guó)政府需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)字孿生，以解決環(huán)境問(wèn)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(huì)比預(yù)期快得高級(jí)的數(shù)字孿生需要采用物聯(lián)網(wǎng)(使計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)更接近實(shí)際需要的位置，更多信息請(qǐng)參閱VANTIQ的分布式業(yè)務(wù)應(yīng)用程序白皮書(shū))。基于摩爾定律，硬件成本以指數(shù)級(jí)降低，這些先進(jìn)技術(shù)44候。VANTIQ與市面上其他平臺(tái)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(gè)歷史統(tǒng)計(jì)包含了數(shù)字孿生在內(nèi)的廣泛行業(yè)類(lèi)我們還處于數(shù)字孿生技術(shù)的早期階一來(lái)，處理邏輯(軟件)可以動(dòng)態(tài)實(shí)所有攝像機(jī)都能實(shí)時(shí)關(guān)注此人的去5數(shù)字孿生的市場(chǎng)機(jī)會(huì)數(shù)字孿生市場(chǎng)能夠如此快速地成長(zhǎng)，主要是因?yàn)橄嚓P(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(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)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(jī)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(chǎng)正以每年45%的速度增長(zhǎng)，到2025年將達(dá)到2025年數(shù)字孿生市場(chǎng)將達(dá)到240億美月)相信到2025年，年增長(zhǎng)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(cè)的還要大得多，因?yàn)橄啾壬厦鎴?bào)告提到的簡(jiǎn)單場(chǎng)景，更加復(fù)雜和有價(jià)值的場(chǎng)景將被開(kāi)發(fā)出來(lái)。業(yè)內(nèi)大部分預(yù)測(cè)是基于第一代數(shù)字孿生技術(shù)，而不是本VANTIQ平臺(tái)目前正在被很多級(jí)數(shù)字孿生，以滿足客戶(hù)需求；電信公司用來(lái)增強(qiáng)其戰(zhàn)略臺(tái)來(lái)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新以面對(duì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)；政府也用來(lái)解決環(huán)境問(wèn)題。與智能手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)一樣，所有的創(chuàng)新應(yīng)用無(wú)法被準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出來(lái)，但是一定會(huì)加速使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一臺(tái)設(shè)備(例如發(fā)動(dòng)機(jī))已經(jīng)存在了幾十年。傳感器被安裝在各種設(shè)備中用來(lái)檢測(cè)溫度和頻率等參數(shù)，再通過(guò)數(shù)據(jù)分析來(lái)預(yù)測(cè)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(jī)、醫(yī)療設(shè)備等，提高這些在過(guò)去10年里，云架構(gòu)、邊緣計(jì)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(guò)去幾年中進(jìn)步尤為顯著?，F(xiàn)在比起以往任何時(shí)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(guò)傳感器、攝像頭和監(jiān)控系統(tǒng)將模型帶入真實(shí)世界。這將導(dǎo)致一種新型為了解釋高級(jí)數(shù)字孿生如何運(yùn)行，讓我們使用Waze軟件做一個(gè)簡(jiǎn)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(huì)怎樣”(What-If)的模式模擬從A點(diǎn)到B點(diǎn)的駕駛旅程。您可以通過(guò)Waze軟件來(lái)監(jiān)控和導(dǎo)航，自動(dòng)通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)從面說(shuō)到的較簡(jiǎn)單的第一代數(shù)字孿生相比，這款軟件提供了不同的體驗(yàn)：Waze與復(fù)雜的物理環(huán)境密切互動(dòng)，使用地圖和定位服務(wù)行結(jié)合，同時(shí)與用戶(hù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)同。還可以有比這更綜合的應(yīng)用--通過(guò)數(shù)以萬(wàn)計(jì)或十萬(wàn)計(jì)的傳感器連續(xù)更新數(shù)據(jù)來(lái)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(hào)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(chē)輛的整體流量，提高交數(shù)字孿生可以表現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的環(huán)氣設(shè)施或港口等。為了準(zhǔn)確反映這個(gè)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(huì)在設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)了解正在發(fā)生的事情。這將使智能空間的有效運(yùn)行成為可能。系統(tǒng)集成實(shí)時(shí)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(gè)實(shí)時(shí)BIM操作更簡(jiǎn)化，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)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(shí)時(shí)3D可視化功能會(huì)突出問(wèn)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(dòng)應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)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(jī)場(chǎng)和火車(chē)機(jī)場(chǎng)站)是實(shí)施數(shù)字孿生的理想場(chǎng)所，可用于模擬可能的事況和優(yōu)正為中國(guó)北京的首都機(jī)場(chǎng)建設(shè)下處于危險(xiǎn)區(qū)或禁區(qū)，這些特殊情況都能被立刻檢測(cè)出來(lái)。另外，通過(guò)行為的識(shí)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(shí)時(shí)有效的應(yīng)對(duì)。通過(guò)VANTIQ的協(xié)作模型，可以立即分配距離事件與圖像識(shí)別技術(shù)相結(jié)合時(shí)，能深度了解一個(gè)場(chǎng)所，獲取每個(gè)設(shè)施中人員的位置和當(dāng)前狀態(tài)(參見(jiàn)圖最近的專(zhuān)業(yè)安保人員去處理問(wèn)題，同時(shí)相關(guān)事況會(huì)被通知到關(guān)圖3:機(jī)場(chǎng)的數(shù)字孿生與物體檢測(cè)技術(shù)結(jié)合使用，確定建筑物內(nèi)人員的運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)。圖片由伴高重信息提供。示例3:以得到警報(bào)以及疏散指引(可結(jié)器人),同時(shí)發(fā)起相關(guān)的事故響應(yīng)機(jī)制(見(jiàn)圖4)。(這稱(chēng)為認(rèn)知偏差)。人機(jī)協(xié)作模圖4:煉油廠的數(shù)字圖5:基于個(gè)人特征世界5000強(qiáng)的公司、系統(tǒng)集成商識(shí)到數(shù)字孿生的需求并率先進(jìn)入市場(chǎng)，將創(chuàng)造更多創(chuàng)新的商業(yè)機(jī)會(huì)。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(gè)站臺(tái)。在令人沮喪的時(shí)間等),了解當(dāng)前的客戶(hù)感受來(lái)這也適用于員工體驗(yàn)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(jiàn)圖5)。造新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。通過(guò)此類(lèi)技可以只保留少量工人在現(xiàn)場(chǎng)操圖6:更有效的管為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，人類(lèi)需要提減少浪費(fèi)。據(jù)估計(jì)，世界上40%的食品生產(chǎn)出來(lái)后是被浪費(fèi)的。創(chuàng)建數(shù)字孿生來(lái)監(jiān)控和改進(jìn)供應(yīng)鏈運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)管理可以改變數(shù)字孿生還可以幫助識(shí)別出環(huán)境問(wèn)題和事故。例如當(dāng)發(fā)生天然氣泄漏時(shí)，道達(dá)爾利用VANTIQ開(kāi)發(fā)的數(shù)字孿生及時(shí)啟動(dòng)維修，并引導(dǎo)人員安全撤離泄漏區(qū)域。VANTIQ正在與一個(gè)法國(guó)合作伙伴合作開(kāi)發(fā)應(yīng)用，指引和幫助人們應(yīng)對(duì)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(gè)從頭開(kāi)始構(gòu)建的現(xiàn)件并在任何節(jié)點(diǎn)分析事件，從相關(guān)外部來(lái)源添加關(guān)聯(lián)場(chǎng)景，并在事件發(fā)生時(shí)傳遞信息。例如，當(dāng)火災(zāi)警報(bào)響起，該事件會(huì)立即被分析，并進(jìn)行場(chǎng)景化模擬以確定是否有威脅性，警報(bào)將被發(fā)送到相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如安防系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)及和應(yīng)急服務(wù)系統(tǒng)，以便聯(lián)動(dòng)這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)，并根據(jù)情況發(fā)展而動(dòng)態(tài)地改變應(yīng)對(duì)策略。這類(lèi)的異步數(shù)據(jù)必須在它發(fā)生時(shí)就實(shí)時(shí)處理，而不是放時(shí)間敏感信息，而且避免網(wǎng)絡(luò)過(guò)載。分析計(jì)算和Al計(jì)算將會(huì)在邊緣端上運(yùn)行，因?yàn)榧词雇ㄟ^(guò)高度可靠的網(wǎng)絡(luò)，您也不希望運(yùn)算能力距離信息源太遠(yuǎn)。邊緣端必須實(shí)時(shí)動(dòng)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(lái)說(shuō)，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(jī)協(xié)作——使人們能夠運(yùn)用自己的經(jīng)驗(yàn)、直覺(jué)和推理能力為處理特殊情況加分。人類(lèi)和機(jī)器充分發(fā)揮所長(zhǎng)的有效協(xié)作，能夠得到1+1=3的結(jié)果。在有需要的時(shí)候，人類(lèi)應(yīng)該做決策的主導(dǎo)者，畢竟機(jī)器不能獨(dú)立自動(dòng)化地運(yùn)作這個(gè)世界——至少在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)不應(yīng)如此。例如，當(dāng)飛機(jī)在自動(dòng)駕駛儀的掌管下飛行時(shí)，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(lèi)的推理能力比軟件用低代碼開(kāi)發(fā)環(huán)境快速有效地將環(huán)境中的實(shí)時(shí)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(lái)越依賴(lài)物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生，這一需求將不斷增長(zhǎng)。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(wèn)題。當(dāng)生命受到威脅時(shí)，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(yàn)證和實(shí)現(xiàn)功能的快速添加。例如，如果一組新的自動(dòng)門(mén)出現(xiàn)故障并傷害到人，那這組即使在數(shù)百個(gè)邊緣節(jié)點(diǎn)上也要馬業(yè)務(wù)響應(yīng)行動(dòng)據(jù)析數(shù)分幫助人們解析真實(shí)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(chē)阻塞了通道入口或引發(fā)了安全問(wèn)題。圖片由VANTIQ客戶(hù)福特汽車(chē)公司提供。是因?yàn)榘朔椒矫婷妫很?chē)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(diǎn)一化可能花了很長(zhǎng)時(shí)間(幾百年),也帶來(lái)了許多創(chuàng)新，如電網(wǎng)、電而各種不可預(yù)測(cè)因素正是由人來(lái)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(lèi)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(hù)。Al的新部署模式將無(wú)處不在——在云中、邊緣、用戶(hù)設(shè)備中。此外，多個(gè)Al服務(wù)可以同時(shí)運(yùn)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(kù)以進(jìn)行更一個(gè)數(shù)字孿生體提供一個(gè)共享的虛擬模型，這樣來(lái)自多個(gè)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(jí)增長(zhǎng)。這樣的趨勢(shì)是由各種規(guī)模的大學(xué)和科技公司的計(jì)算機(jī)科學(xué)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造出來(lái)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(dòng)態(tài)響應(yīng)運(yùn)行數(shù)字孿生應(yīng)用程序的軟件和的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配。即使在高速業(yè)務(wù)邏輯需要?jiǎng)討B(tài)化以滿足當(dāng)前和不斷變化的需求。有幾個(gè)示例網(wǎng)絡(luò)下快速處理，整個(gè)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(gè)位置有數(shù)百甚至這就需要攝像頭邊緣節(jié)點(diǎn)不間斷細(xì)節(jié)),才能夠更容易地實(shí)時(shí)跟蹤個(gè)人軌跡。解決方案就是為附近所有邊緣節(jié)點(diǎn)和攝像頭提供匹配出來(lái)的個(gè)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(diǎn)當(dāng)我們希望對(duì)實(shí)時(shí)發(fā)生的情況進(jìn)行更復(fù)雜的分析時(shí)(如上面的示配到邊緣計(jì)算機(jī)端。我們來(lái)舉例子說(shuō)明：假設(shè)通過(guò)攝像機(jī)的圖像識(shí)別到一個(gè)嫌疑人，把