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上海市政府工作报告中的“数字孪生”是什么?特斯拉也在用这种技术 |新科普
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来源:上观新闻 作者:俞陶然 2022-01-21 16:54
摘要:从某种意义上说,数字孪生技术打造的是制造业的“元宇宙”。

正在举行的上海“两会”上,“数字孪生”这个科技名词成为代表、委员热议的话题。龚正市长作的政府工作报告中,也提到了数字孪生:“推动数字技术对传统产业进行全方位、全链条改造,加快工业互联网创新发展,打造30个制造业数字化赋能平台,建设数字孪生企业,新建40家示范性智能工厂。”

什么是数字孪生?上海科技情报研究所信息咨询与研究中心副主任陈晖研究员介绍,这种技术是以数字化形式,对物理实体的过去和目前的行为或流程进行动态呈现。通俗地讲,就是应用数字技术为实物产品、制造流程乃至整个工厂进行模拟仿真,为其创造一个数字版的孪生体。2003年,密歇根大学学者首先提出这个概念。近年来,随着大数据、5G、边缘计算等技术的快速发展,数字孪生已从单纯的概念转变为先进的制造业技术,被知名信息技术咨询公司Gartner视为未来十大战略科技趋势之一。

特斯拉公司成功的背后,就有数字孪生技术支撑。2011年,这家企业成立了“设计工作室”,赋予其工厂数字孪生能力。作为这种技术产业化应用的试水者,特斯拉成功的一个原因,是它针对汽车制造的特点,对美国航天局(NASA)的数字孪生进行“降维”使用,即降低仿真精度要求,简化相关流程,因为汽车的制造精度要求低于航天器。特斯拉将数字孪生体模型作为所有数据的载体,在此基础上进行分析和制造,这个流程不断循环、改进,为公司生产的每一辆汽车提供数字化解决方案。

工作人员在特斯拉上海工厂作业。新华社发

除了制造业,这种技术近年来也开始应用于智慧城市等领域。在城市数字化转型过程中,数字孪生可以与城市级可信信息交换和协作网络、城市情境感知、大数据、人工智能等技术融合,构建覆盖城市建设、社区治理、基础设施、交通系统的全息感知和智能管理大数据平台,从全局视角整合、调度、优化城市资源,实现城市运行的科学治理。

比如,曜科智能参与建设的徐汇区城运中心实战平台,通过静态三维场景融合动态视频画面,复刻了徐家汇商圈、龙华寺等8平方公里区域的鲜活特征,呈现出真实的三维沉浸感。“三维化数字孪生底座是我们开发的,”公司首席执行官石志儒博士解释说,“如果平台没有这个底座,在管理部门大屏上呈现出的二维视频就是碎片化的,不能给城市管理人员带来空间感。”

曜科智能构建的三维视频融合平台

谈及上海在数字孪生领域的创新策源,陈晖认为,在基础支撑层,上海有较好基础,物联网等技术国内领先;在数据互动层,上海在5G、传感器等方面有很多积累,但需要关注新兴技术的创新动向;在模型构建层和仿真分析层,涉及建模、仿真、控制软件以及与之相关的大数据、人工智能、云计算、虚拟现实/增强现实/混合现实/扩展现实(VR/AR/MR/XR)等技术,上海需要加大研发力度,不能在这方面受制于人。

随着“元宇宙”概念的走红,数字孪生也越来越受到社会关注。从某种意义上说,数字孪生技术打造的是制造业的“元宇宙”。作为一种虚拟世界与现实社会相交互的平台技术,数字孪生也是构建“元宇宙”的一块基石。数字孪生与VR/AR/MR/XR等前沿技术的协同创新,有望让“元宇宙”从概念变成成熟的产品,带动新兴产业的发展。

栏目主编:黄海华 题图来源:新华社
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