“數字孿生”正款款走來

【科技創新世界潮】

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

全球很多企業都致力於在其開發、生產等過程中應用“數字孿生”技術，從複雜設備的工程設計到3D沉浸式環境，再到精確醫療和數字農業等。近年來，一些真正具有開創性的“數字孿生”範例不斷湧現，激勵着業界，幫助推動科學、醫學、工程、製藥、體育等領域的發展。美國《福布斯》雙週刊網站在最近的報道中，列出了目前最有趣以及最具創意的“數字孿生”範例。

人腦

人腦或許是宇宙中最複雜的結構，對其進行數字模擬極其困難，充滿巨大的挑戰，但這並沒有阻擋人們探索和嘗試的步伐。

由歐盟資助的“神經孿生”項目旨在模擬患者的腦，以建立模型，預測刺激對治療神經系統疾病——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“神經孿生”是第一個專注於建模大腦的電磁活動和生理學的項目。研究團隊計劃2023年啓動臨牀試驗，創建約60名阿爾茨海默病患者大腦的數字模型。

“神經孿生”團隊表示，如果研究順利，這種數字模型可以顯著改善患者預後以及對棘手腦部疾病的瞭解。同時，醫生也能借此真正幫助腦疾患者，利用物理和數學的力量解碼大腦。

人

儘管聽起來有點像天方夜譚，但科學家們目前也正在研究和開發人的“數字孿生”。

2016年，美國通用電氣前首席執行官比爾·魯赫預測，總有一天，每個人出生時就有一個“數字孿生”，當生病時，可用於設計定製治療方案，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“數字孿生”可以預測不同藥物的療效，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，並延長壽命。

當然，人腦和人的“數字孿生”會引發一系列倫理問題。比如，患者死後，其數字孿生應該如何處理？對此，倫理學家認為，重要的是人們能夠控制自己的“數字孿生”的使用，保障自己的自主權和隱私不受侵犯。

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“數字孿生”模型，模擬了10萬個要素，從垃圾處理和收集設施，到電動自行車充電基礎設施、道路交通以及公寓樓的大小和位置。

該“數字孿生”的創造者利用衞星和無人機數據構建生活模型，正在幫助當局規劃和應對新冠肺炎疫情。此外，它還可以用來模擬洪水等自然災害的影響，幫助相關部門制定應對計劃。

交通基礎設施

“數字孿生”作為一種創建城市虛擬模型並模擬政策情景的新技術，可能會改變城市規劃的遊戲規則。

比如，美國洛杉磯交通部與開放移動基金會合作，創建了該市交通基礎設施的“數字孿生”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絡的運行情況進行建模，之後，它將擴展到包括共享乘車服務、拼車以及其他可能出現的新的移動解決方案，如自動出租車、無人機等。

體育場

“城市中的基礎設施，從燈杆到建築物，都是可以數字化的。這些數據可以創造價值，例如預測分析。”Willow公司北美首席執行官凱文·丹尼希説。Willow是一家在全球範圍內銷售其WillowTwin“數字孿生”平台的澳大利亞企業。

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盟球隊的主場，同時也是Willow公司的客户，它現在也有了自己的“數字孿生”。

這個“數字孿生”不僅涵蓋體育場本身，還包括周圍佔地300英畝的好萊塢公園。由於體育場本身正在建設中（從2020年開始），它將從公園運營的各個領域即時收集數據，並將其集成到一個平台上，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“應用商店”模式與這個“數字孿生”互動。

索菲體育場和好萊塢公園董事總經理傑森·加農説：“我們的目標是提供一種新型的粉絲和遊客體驗，為此我們需要一個全面的、數據驅動的視角，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後，也有“數字孿生”技術的功勞。2011年，這家企業成立了“設計工作室”，賦予其工廠“數字孿生”能力。特斯拉公司利用從汽車傳感器收集並上傳到雲端的數據，對其每輛汽車進行數字模擬。特斯拉將“數字孿生”模型作為所有數據的載體，在此基礎上進行分析和製造，這個流程不斷循環、改進，為公司生產的每一輛汽車提供數字化解決方案。

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生的位置，最大限度地減少車主將維修和保養的需要。這也降低了公司的成本，改善了用户體驗，使客户更加滿意，贏得回頭客的機會也更大。