元宇宙和数字孪生是相辅相成的存在,他们有着千丝万缕的联系。元宇宙是虚拟世界的概念,特点是高度互动性和高度仿真性,用户可以在其中创造、交互、交易、学习等。元宇宙可以实现虚拟的社交、游戏、教育、购物等多种场景,具有广阔的应用前景。数字孪生是一种虚拟仿真技术,应用领域包括制造业、航空航天、建筑工程等,可以提高生产效率、降低成本、优化维护等。从差别来看,元宇宙注重的是虚拟世界的创造和交互,强调用户的体验和互动性;而数字孪生注重的是物理实体的数字化模拟和管理,强调数据的采集和分析。但从联系来看,二者都是基于虚拟化技术的应用,都可以提供更加智能化的服务和解决方案,且在某些领域有重叠和相互促进的作用。作为现实世界实物或系统的虚拟复制品,数字孪生可以被视为构建元宇宙的“基石”。许多技术,包括传感器、机器学习(ML)、人工智能(AI)、通信和实时数据,都融入了数字孪生,因此它可以模拟物理对象——物、人和地方——直至最后的细节,模拟事件和过程,并提供见解以帮助决策。
由于它是物理原件的虚拟副本,包括其变化和运动,所以数字孪生使元宇宙及其体验看起来非常接近真实。例如,试想一下,在驾车时,有街道地图的数字孪生实时准确地描绘道路、建筑、交通和其它特征。或者,如果夏天,一个人在佛罗里达流汗,他的数字副本也开始出汗,那看起来有多么真实。数字孪生对工业自动化来说并不陌生,多年来,数字孪生被广泛应用于智能制造以改善每个运营领域。在元宇宙,数字孪生技术可以施展的空间也越来越大。工业制造公司的分布式服务团队也可能在元宇宙中出现,修补故障设备的数字复制品。在混合工作时代,居家工作的人员会出现在办公室的数字孪生中,而不会觉得自己错过什么。“数字孪生”,也被称为数字映射、数字镜像,元宇宙是数字孪生对现实世界的镜像表达,通俗解释就是在一个设备或系统基础上,创造一个与之对应的数字版“克隆体”。
数字孪生体最大的特点在于它对“本体”的动态仿真,数字孪生体是会“动”的。而且,数字孪生体 “动”的依据,来自本体的物理设计模型,还有本体上面传感器反馈的数据,这就是数字孪生的“模拟仿真”技术。
换言之,本体的实时状态,还有外界环境条件,都会复现到“克隆体”身上。在“智能制造元宇宙”中,不仅是外界的环境条件会复现到“克隆体”中,同时“克隆体”的情况也会映射到实物产品,把实物产品运营实际过程中的数据作为输入传到数字孪生模型中,就可以优化实际的产品性能。
这种特性,刚好让“数字孪生”在元宇宙应用场景中,拥有极强的可塑性。以我国航天为例,今年首次出舱活动的神舟十二号,数字孪生的技术突破在研发中起到了关键性的作用,通过模拟仿真构建一个和飞船一模一样的虚拟模型,让科学家在虚拟太空中进行无数次的模拟飞行,在研发效率和成本控制上达到了新的高度,不仅于此,还可以操作现实中无法进行的实验。
如果把“智能制造元宇宙”比喻成一款RPG游戏,数字孪生扮演的角色就是“游戏引擎”,所有人物、设备、场景都由它进行赋能创建,没有它的模拟仿真技术介入,就很难制作出细腻真实的游戏世界。
在“智能制造元宇宙”的搭建中,数字孪生重要性不言而喻,对关键设备的仿真、建模、分析,再部署传感器实现虚实交融,实时反馈设备信息,不仅数据可追溯、故障点可精确定位,同时也可以远程操控、诊断恢复,当维护人员通过AR/VR检查设备时,简直就相当于在游戏中开了上帝视角。
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