
数字孪生在医疗保健模拟中是否有应用?数字孪生是物理对象、过程或复杂系统的虚拟模型,可以准确模仿现实世界中的对应对象。这些“孪生”是使用数据分析和人工智能算法创建的模型,旨在提供它们所代表的物理实体的详细表示、以及对现有环境中的行为、性能和交互的一些预测。本文将详细介绍数字孪生的历史使用方式,讨论该概念在医疗保健模拟和医学教育领域的应用潜力。
1、数字孪生在医疗行业的应用原理
数字孪生可以改变我们对疾病的诊断、治疗和预防。医生可以用患者的数据(如病史、药物和身体指标数据)来创建一个患者的数字孪生,这个数字孪生可以模拟患者未来的状态,帮助医生制定适合患者的专属治疗方案,这种方案会考虑患者不同的因素,比如基因、环境和生活方式等独特的可能性。
医生可以用患者的数字孪生来试验不同的治疗方法,比如改变饮食、运动或用新药物等,看看对患者有什么影响。这些预测可以辅助医生做出更明智的决定,并和患者沟通清楚这样做的缘由,包括患者的数字孪生也可以帮助医生预测特殊疾病或症状的发作,然后第一时间干预病情。
但由于数字孪生依赖数据进行预测,所以一声对于患者的数字孪生数据收集的越多、越详细,最终结果就会越准确(如医学影像、基因测试或可穿戴设备等),再通过先进的算法分析这些数据,才可以更全面地了解患者特点,制定个性化的治疗方案。
2、数字孪生在医疗程序中的应用
数字孪生在模拟医疗程序方面特别有用,它能帮助医生在安全、受控的环境中练习和提高技能,这类练习对于并发症风险较高的复杂手术尤其有价值。
比如说,外科医生可以用一个患者心脏的数字孪生来练习手术,心脏瓣膜置换术、起搏器植入和支架置入等手术。通过在数字孪生上练习这些手术,外科医生能够更好地了解患者心脏的具体解剖结构和功能,并根据患者个体的需求改进技术,这种在安全环境中进行的额外练习可以降低实际执行手术时出现并发症的风险。
除了外科手术之外,数字孪生还可以用来模拟其他医疗干预措施。比如,通过创建患者身体的数字孪生,医生可以模拟药物或放射的输送,评估其好处和坏处,这也可以帮助医生制定更有效的治疗方案并最大限度地减少副作用的风险。
当然,数字孪生不仅可以复制个人,还可以复制整个医疗系统。通过在宏观层面上建立医院的数字孪生,管理员可以得到一些有用的信息,比如怎么防止拥堵、安排人员和分配资源。医院急诊室的数字孪生就是一个例子,通过模拟不同的人员配置级别和患者流量,让管理员可根据模拟的结果制定新政策来改善预测状况,以减轻卫生系统的压力。
再者,如果有疾病爆发,也可以利用数字孪生来模拟疾病的传播,预测突发情况对医疗系统的影响,数字孪生可以同时进行数百个模拟,并可以显示哪些因素会对情况有最大的改善,管理员了解这些预测结果后就能优先考虑资源分配和治疗方案了。
数字孪生医疗应用中的挑战:
数字孪生在医疗中的使用也有极具挑战的地方,比如数据的安全和隐私。数字孪生需要用到很多数据,如果数据质量不好或不完整,数字孪生就不准确,而如果使用者一直相信的是不准确的数字孪生结果,那后果就会很严重了;另一个问题是患者数据的安全和隐私,由于患者的数字孪生依赖于大量的隐私数据,所以处理这些信息时要很小心,必须采取充分的措施来保护患者数据的机密性。
数字孪生医疗行业解决方案:
数字孪生虚拟仿真医疗系统也面临着一些应用挑战,比如如何保证虚拟模型的真实性和可靠性,如何在不同终端设备上实现高效的渲染和交互,如何保护数据的安全性和隐私性等。这时候,你就需要3DCAT实时渲染云平台了!
3DCAT实时渲染云是一家专业的XR实时云渲染解决方案提供商,它可以打造统一管理的虚拟仿真医疗云平台,将临床和实践有机结合,形成产、学、研一体化医疗服务体系,让你轻松地将你的数字孪生虚拟仿真医疗系统部署在云端服务器上运行,结合平台自研的云流化技术,即可以可实时交互视频流的形式、将云端的运行画面推送到用户终端,让数字孪生虚拟仿真医疗系统更加智能、灵活、高效!
最后,尽管存在这些挑战,数字孪生也仍有潜力改变世界医疗保健的未来。随着技术的不断进步,临床医生、医疗保健教育工作者和医院领导层有望看到数字孪生在医疗行业的更多创新应用;随着数字孪生具有预测患者结果、实施独特程序以及识别医院应对措施中的风险领域的独特能力,其应用也依旧可以用来改善现实医疗体系。
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2023-08-23

数字孪生的实现过程就是把真实的东西或者过程用数字化技术进行复制,然后将它们放在一个虚拟的空间里,让其互相联系和影响。我们可以通过在虚拟空间里模拟真实情况,看看会发生什么,然后再做出一些关键决策,这就像是物体有了一个数字化的虚拟分身,来帮我们试验各种可能性,而且不用担心受伤或者出现不可挽回的错误。
比如产品类的数字孪生,这种数字孪生可以包括处于生命周期各个阶段的产品,从最初的概念设计和工程到完整的功能,都可以用数字的方式复制一份,然后我们可以在虚拟空间里设计和测试产品,且产品的实时数据也是准确的,就像正在使用一样。产品孪生的一个很好的例子就是Google地图,它属于地球表面的数字孪生,通过连接实时的交通数据来帮助大家优化通勤。
1、数字孪生能为企业带来什么样的价值?
数字孪生能够带来最大价值之一就是缩短产品的上市时间,数字孪生可以实现产品设计的快速迭代和优化,这比在现实中依次测试每个原型要快很多,另外数字孪生还可以显著提高产品质量,因为在整个制造过程中模拟产品的时候,企业可以更早地发现产品中存在的一些缺陷。
2、数字孪生如何影响环境可持续性?
产品数字孪生做出来的虚拟化模型可以帮我们更好地保护环境。比如说,我们可以用数字孪生来看看怎么用更少的材料来设计产品,或者怎么跟踪产品的使用情况,避免浪费。有些电子产品的厂家就用了数字孪生,结果他们不仅做出了更环保的产品,还节省了大概20%的废弃材料呢。
要想做一个数字孪生,首先得有足够的数据,而且要能从不同的地方收集和分析数据,这里需要有懂数据的人来帮你建立和维护数据系统,构建和扩展数字孪生需要采用三步方法:
1.创建蓝图:蓝图种要说明你想做什么样的数字孪生,按什么顺序来做,要让它有什么功能,以及你要怎么管理和控制它。
2.构建基础数字孪生:这里要花三到六个月的时间来做一个基本的数字孪生。这个阶段,要先把核心的数据整合起来,然后用这些数据来制作一个 可视化的模型,并且用这个模型来试着解决一两个问题。
3.提升能力:当你的数字孪生开始运行后,就可以继续添加更多的数据和分析方法来让它更强大,以便解决更多的问题。在这个阶段,你可以让你的数字孪生不仅能显示产品或者服务的情况,还能用人工智能和高级的建模技术来模拟和指导你的决策。
3、从数字孪生到企业元宇宙的过程是什么样的?
想建立企业 元宇宙,可以先从一个数据产品开始,数据产品就是一种能提供高质量、随时可用的数据集的东西,你的同事们可以很容易地用这些数据集来做各种事情。数据产品要是一个可靠的、可以重复使用的数据来源,而且随着时间的推移会越来越好,可以为以后的需求打好基础。然后你的第一个数据产品还要具备可以根据行为数据来学习的能力,从而能够预测未来会发生什么。
有了第一个数据产品之后,你就可以创建更多的数据产品,让它们互相连接起来,这样就能模拟出不同的实体之间的复杂关系,创造更多价值。比如说,你可以把客户、零售店、库存、销售和客户流程都做成数据产品,然后把它们连在一起,这样就可以做一些很酷的事情,比如:
• 模拟一下如果业务和市场发生变化,会对你的零售店有什么影响
• 创建一个真正的全渠道体验,让客户可以在不同的渠道之间自由切换
• 根据客户喜好的变化来调整我们的商店布局
• 根据销售额、员工绩效和当地商店的特点来评估不同的薪酬和人员配置方案
最后,当你有了一系列健康的数据产品之后,就可以加上其他技术来创建企业元宇宙了。比如零售商可以把他们的零售店、仓库、供应链、呼叫中心等等都做成数据产品,然后把它们都连接在一起,直到整个流程中的部分都被虚拟化出来。
4、数字孪生/元宇宙应用中的实时云渲染解决方案
3DCAT 实时渲染云平台,基于云计算理念,将数字孪生/元宇宙等应用部署在云端运行,云端资源进行图形数据的高速实时计算和输出,并把最终的运行结果通过“流”(Streaming)的方式推送到用户终端呈现,这种解决方案让终端用户可随时随地交互式访问各种三维/XR应用。
基于3DCAT云渲染技术的数字孪生/元宇宙场景,可以摆脱时间、地域的束缚,随时随地高效管理,实时定位高效运维,还可以摆脱终端硬件的束缚,通过笔记本电脑、手机等多终端进行炫酷展示,一键生成链接、轻松分享,无需下载客户端或应用包、即点即用,完美实现高交互性和虚拟现实般的沉浸感的同时,也释放了终端压力。
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2023-08-09

数字孪生是一种模拟真实世界的技术,比如物体、人或者某个过程。通过和环境中真实的数据源连接,数字孪生可以实时反映出物体真实的生命周期,它的作用是让我们看到数据背后的意义和图像,理解真实的东西是如何运作的。当数字孪生在一个系统里面互相连接时,就形成了我们理解的企业元宇宙:一种数字化和沉浸式的环境,可以把组织的各个方面都复制和连接起来,通过这样的体验方式更好地模拟、计划和决策。
一、数字孪生+实时云渲染
实时云渲染简单来说就是一种将3D/XR应用部署在云端服务器上运行,利用云端的高性能GPU进行图形计算,然后把计算结果以实时交互视频流的形式推送到用户终端的技术。
对于数字孪生应用来说,保证数据的实时性和准确性,同时具备高性能的算力和高度安全性的平台来处理海量的数据是非常重要的一个环节。结合基于云端的 实时渲染技术,各类数字孪生场景可以提高三维可视化与交互设计+低延迟高画质的轻量级云端体验,推动行业数字化升级,打开更广阔的市场。
3DCAT 实时渲染云是专业的数字孪生云渲染服务商,为城市、工业提供专业的数字孪生云渲染服务,3DCAT平台依托云端实时渲染及自研的 RayStreaming 实时音视频推流技术,以模型为核心建立多维度全方位资产关联,为工程数字化管理、智慧城市、数字工厂等数字孪生衍生应用提供数字孪生实时云渲染服务,此外,3DCAT数字孪生实时云渲染还具备以下技术规格:
低延时:边缘节点就近接入,确保用户最低时延的观看体验,全部延时:25~45ms;
高品质:游戏级画质,最高支持4K@60FPS,码率、FPS等参数可调节;
全终端:支持 Windows、macOS、Android、iOS 等系统环境访问,支持 PC、手机、AR/VR 等终端设备访问,全终端用户场景兼容支持;
多场景:集展示与营销互动为一体,针对不同行业提供特色内容策划,促进消费的数字孪生多场景应用;
二、数字孪生实时云渲染解决方案介绍
3DCAT提供一站式建模+可视化+云渲染解决方案,为各类数字孪生场景提供三维可视化与交互设计服务,配合 云流化PaaS平台,将三维应用部署在云端运行,云端资源进行图形数据的实时计算和输出,并把运行结果用“流”(Ravstreaming)的方式推送到终端呈现,提供低延迟高画质的轻量级云端体验。提升数字孪生应用的协同性、移动性、传播性和可复制性。
• 依托于3DCAT实时渲染云平台的数字孪生解决方案,还有着以下特点:
• 高可用云服务,3DCAT自研 MUNU 集群调度系统,可实现高至10000节点/单集群的调度能力,秒级调度边缘节点,实现平台云服务高可用性;
• 稳定而快速的网络连接,3DCAT自研音视频RTC(RayStreaming RTC)技术,支持3D/XR应用运行画面进行高码率、低延迟的音视频流传输;
• 领先的GPU云服务器,超高计算能力和图形处理能力,云端部署了最新的NVIDIA RTXGPU,基于PBR物理拟真渲染,现照片级品质,展现逼真光影和细节,实现全球范围内低延时、无卡顿、稳定流畅的数字孪生应用场景;
• 多软件支持,3DCAT支持能在Windows渲染的几乎所有3D引擎;
• 数据高度安全,资源统一存储在云端,终端仅显示实时交互的视频流,应用无需下载到客户端,数据与用户分离,保护了应用资源的知识产权和技术特色;
• 收费模式灵活,按需使用、随用随租、弹性收费、租期灵活,不管是短租、长租、使用多少节点,都有相应的收费方式,自主选择性强,还支持自定义;
• 服务体系多样化,3DCAT支持公有云、私有云和混合云等多种定制化部署;
总之,3DCAT 数字孪生云渲染解决方案,可以提供模型制作、场景搭建、营销互动和数据监控与统计等服务,客户基于场景做应用功能开发,满足个性化需求,3DCAT将结合先进的云端实时渲染和云流化技术,全力为您打造流式三维可视化引擎给数字孪生应用带来创新性的体验方式!
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2023-08-08

数字孪生是近年来飞速发展的一项技术,指的是在数字平台上建立一个与现实世界相对应的虚拟实体,这个虚拟实体可以模拟现实世界的各种情景和场景,并且可以实时反馈现实世界的数据。但数字孪生到底是什么? 数字孪生城市安全如何保障呢?本文,讲讲数字孪生结合实时渲染为智慧城市提供了哪些机会以及数据安全保障。
1、什么是数字孪生?
数字孪生是尽可能准确的物理过程或对象的虚拟图像,创建此图像是因为将来自现实的数据放入模型中,从而为您提供物理对象或过程的虚拟孪生,数据可以实时更新,以便模型可用于探索和可能的预测。
数字孪生已经在许多领域得到应用,例如智能制造、城市规划、医疗保健、能源生产和汽车行业等,但数字孪生也可以在城市中发挥重要作用。通过在城市中使用可用的技术创新,可以提高安全性,例如通过使用摄像头和光或声音传感器。因此,利用技术进步对于智慧城市至关重要,而数字孪生可以在这方面发挥越来越重要的作用。
数字孪生技术的兴起可以用它提供的广泛机会来解释,城市中的数字孪生不仅与人群管理相关,还可以为各种安全问题提供支持,例如为危机情况做准备和制定疏散计划。当数字孪生应用于灾难管理时,可以用数字孪生创建假设的灾难,并测试基础设施薄弱的地方以及哪些建筑物/医院会受到影响,同样适用于人流中可能存在的瓶颈或预测公共空间干预的效果。
2、数字孪生可能出现的风险
然而,数字孪生的使用并非一帆风顺,还可能存在隐私、数据集成和过于依赖数字孪生等领域的风险。技术正在取得越来越大的进步,并确保流程更容易控制或被人们更好地理解,因此,人们通常对数字孪生的使用非常积极,但这其中也存在一个风险就是,我们越是依赖数字系统,就越有可能出现错误。
目前,我们使用数字孪生不仅是为了提高效率,也是为了根据数字孪生的信息做出决策。这就有可能对人们的安全构成威胁,比如当不正确的数据(例如来自黑客或损坏的传感器)被放入数字孪生应用中时,可能会使其表面的运行能力看起来很正常,但实际上内部已经承受了较大的压迫,这可能就会导致智慧城市系统不会提前采取正确的措施,来预防或管理一些突发事件(当然这是最坏的考量)。
3、数字孪生要如何保障数据安全?
数字孪生技术带来了更多的数据交互和共享,也带来了更多的数据安全风险。为了保障数据安全,我们需要采取一系列措施,比如建立完善的数字孪生数据安全管理体系,包括数据采集、存储、传输和使用,还有加强数据加密和访问权限控制(确保只有授权人员才能访问敏感数据)、加强对数字孪生网络的安全防护,包括防火墙、入侵检测、安全审计等方面。
除此以外, 实时云渲染也可以为数字孪生领域的智慧城市应有效保障。
实时云渲染是一种将渲染任务分配给云服务器进行并行计算的技术,基于云计算的海量渲染能力,实时云渲染减轻了本地计算机的运行压力,并提高了整体计算效率,能帮助城市管理者更好地进行数字孪生智慧城市的数据分析等操作,也更直观更方便的了解城市的运行情况和安全风险;那么,如3DCAT这类的实时云渲染平台是如何为数字孪生应用提供技术保障的呢?
1.计算资源丰富:平台云端部署最新NVIDIA RTX GPU,基于 PBR 物理拟真渲染,可让 实时渲染画面呈现照片级品质,展现逼真光影和细节;
2.应用可视化:可以准确、直观地显示城市、园区运行基础数据、负载情况等,与区域的其它信息化系统互联互通、数据共享,充分发掘信息资源的内在价值;
3.终端轻量化:没有终端限制,用户可以随时随地通过任意终端打开数字孪生应用,打破地域空间限制;
4.协同智能化:3DCAT实时渲染云将所有操作浓缩进一个链接中,多人打开同一链接,即可实现多人同时查看操作等交互功能;
5.数据安全化:计算模型和数据都部署在云端,数据并不会下载,用户也不需要预先下载安装插件、大型可执行文件或内容文件等,做到用户与应用数据隔离,且云平台自身拥有多重安全保障;
数字孪生技术为智慧城市提供了更好的解决方案,在数字孪生技术的应用过程中,需要加强数据安全管理和防护措施,避免数据泄露和滥用。同时结合实时云渲染还可以提高数字孪生应用的便利性、安全性和实时交互等体验,也只有加强数据安全保障,才能更好地利用数字孪生技术,提升智慧城市应用水平。
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2023-06-14

数字孪生(Digital Twin)是指通过数字化技术将实体世界中的物体、过程或系统与其虚拟表示相连接的概念。在城市管理中, 数字孪生已经成为提升城市安全的一种重要工具。它通过整合数据、模拟和预测,为城市决策者和应急机构提供了许多新的机会和优势。本文将探讨数字孪生如何为城市安全带来机会,并解析其潜在的影响。
1. 实时监测和预警系统
数字孪生为城市安全提供了实时监测和预警系统的机会。通过将实体城市与数字孪生模型相连接,城市管理者可以获取准确的实时数据,包括交通流量、环境状况、人员活动等。这些数据可以被用来实时监测城市的安全状况,并及时发出预警。例如,在交通管理方面,数字孪生可以帮助识别拥堵、事故和交通违规行为,并提供实时的交通状况分析,从而帮助城市决策者采取适当的措施来提高交通安全。
2. 精细化风险评估和预防
数字孪生可以为城市提供精细化的风险评估和预防机制。通过模拟城市中各种安全风险和灾害情景,数字孪生可以帮助城市管理者更好地了解潜在的威胁和风险,并制定相应的预防措施。例如,数字孪生可以模拟火灾、地震等自然灾害的影响,并评估建筑物的结构安全性和疏散路线的有效性。这样,城市管理者可以根据数字孪生提供的数据和分析结果,及时采取措施来减少灾害对城市居民和财产的影响。
3. 智能应急响应和管理
数字孪生为城市安全提供了智能应急响应和管理的机会。基于数字孪生模型,城市管理者可以在灾害发生时迅速做出响应,并实时调整应急预案。数字孪生可以模拟不同的灾害情景,并帮助城市管理者预测和优化应急响应过程。例如,在自然灾害发生时,数字孪生可以实时监测灾情、人员疏散和资源分配情况,并提供决策支持,使得城市应急机构能够更加高效地响应和管理灾害。
4. 改善城市规划和设计
数字孪生为城市安全提供了改善城市规划和设计的机会。通过数字孪生,城市规划师和设计师可以在规划和设计阶段就模拟和评估不同的安全风险,并相应地进行调整。数字孪生可以帮助优化城市的基础设施布局、交通规划和建筑设计,以提高城市的整体安全性。例如,在新建建筑物时,数字孪生可以模拟建筑物在不同自然灾害和恶劣环境条件下的性能,并提供优化建议,从而减少潜在的安全隐患。
数字孪生为城市安全提供了许多机会,包括实时监测和预警系统、精细化风险评估和预防、智能应急响应和管理,以及改善城市规划和设计。这些机会使得城市决策者和应急机构能够更好地了解和管理城市的安全状况,以提高城市的整体安全性。然而,数字孪生的应用也面临着数据隐私和安全性等挑战,需要在实践中不断完善和优化。
若希望解决数字孪生安全性和数据隐私挑战问题,可以利用 实时云渲染技术,将数字孪生系统中的敏感数据在云端进行处理和渲染,仅将图像结果传输到终端设备,从而减少了数据泄露的风险。此外,实时云渲染技术也可以通过将图像渲染任务在云端进行,减轻终端设备的计算负担,提高系统的响应速度和性能。
3DCAT元宇宙实时渲染云基于云计算理念,通过将您的 3D/XR 应用部署在云端服务器上运行,结合平台自研的RayStreaming实时音视频推流技术,即可将应用在云端上的运行画面、以可实时交互视频流(Streaming)的形式推送到用户终端。终端用户无论使用何种设备,只需通过一个链接或轻量化微端即可启动您的3D/XR应用。
目前,3DCAT实时渲染云已在汽车三维可视化、建筑家装工程、健康&医疗仿真、虚拟 云仿真教学实验、数字孪生、 元宇宙等领域提供专业的实时云渲染服务,帮助不同行业客户实现云渲染赋能,提升传播和视觉效果。
随着技术的不断发展,数字孪生有望成为未来城市安全管理的重要工具,为建设安全、智能、可持续的城市做出贡献。
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2023-05-23

数字孪生是一种将实体物体数字化的技术,可以在计算机中精确模拟和仿真物体的运行和行为。数字孪生是物理世界中某些事物的精确复制品,它使用物联网传感器和分析提供物理系统的数据驱动表示,除了辅助设计(CAD) 模型之外,数字孪生还可以为工程师提供虚拟工具来管理资产和资源,同时提高性能。企业也可以通过将传感器附加到他们的产品和设备来开发数字孪生,以监控系统和模拟系统动态。
数字孪生不仅仅是蓝图或原理图,它还结合了系统动态的实时模拟和一组执行控制。作为交互式模拟和一组管理工具,数字孪生管理设施、系统和机器,同时收集数据以提高性能,使用数字孪生技术来管理整个工厂,还可以预测它们的剩余寿命和最佳维护间隔。
数字孪生是数据驱动的学习系统
数字孪生正在重塑工程基础,将人类专家的数据与机器智能相结合,以前所未有的新方式推动工作的发展,通过检测异常和自动化修复过程,数字孪生可以对整个程序和流程进行建模和模拟。
数字孪生技术是任何物联网实施的一个关键特征,它使公司能够模拟流程并随着时间的推移改进运营,因此很多制造商也十分倾向于使用数字孪生技术来改善工厂流程和机器性能等运营,以优化供应链。
从工业规划和制造到风电场和工业化农业,数字孪生提供实时和预测分析,以测量和优化工程系统和流程的运行,这些虚拟分身帮助行业人员在对物理世界应用更改之前对系统进行虚拟测试,这样一来就可以用虚拟世界中吸取的经验教训来改进物理环境中的机器和系统。
使用增强现实和 虚拟现实 (AR/VR)后,数字孪生便提供了可用于培训和加速组织学习能力的工具,它可以与人工智能相结合、以多种数据为食、从多个来源获取数据,以及实时控制系统、历史传感器数据和资产管理系统等等。
数据+自动化
数字孪生正在帮助推动向自动化的转变,通过将硬件、软件和数据结合在一起之后,工程师能够实时优化产品或服务的设计和运营。数字孪生还建立在人工智能、物联网和软件分析的基础上,以创建实时数字模拟,与物理模拟进行交互来获得更新和发展。
创建数字孪生网络意味着数据货币化的新机会
人工智能、机器学习和其他先进技术使用数字孪生模型来提出运营改进建议。利用传感器数据和用户反馈,数字孪生技术可以帮助工程系统独立“学习”并随着时间的推移提高性能,这涉及将过去机器使用情况的历史数据与人类数据和机器学习算法相结合,以实时监控性能。
使用数字孪生可确保数据始终流动。创建数字孪生网络意味着数据货币化的新机会。人们对无形资产(专利、商标和版权)的愈发重视,也使得知识产权及其保护的数据成为了世界上最重要的商业和国家安全资产,而这些数据对于推动新的自动化系统有着不可或缺的地位。
具有超越机器的能力
数字孪生并不局限于机器或无生命物体,虽然该技术曾经仅限于航空航天和重型机械,但现在数字孪生早已成为广泛工程领域的基础。
例如,在医疗保健领域,数字孪生可以使用生物物理模型监控和管理患者的重要数据,并将传感器数据链接到云驱动的分析,让医生可以提供最新的治疗方法来远程管理患者的医疗保健。患者器官的虚拟复制品也允许外科医生和卫生专业人员在模拟环境中练习手术,所以,数字孪生有望与基因组学和机器学习相结合,并改变医疗保健运营和改善患者护理等等。
电信中的数字孪生
在电信行业,数字孪生可以监控和管理复杂的电信网络,同时还可以从社交媒体收集数据。随着运营商增加技术层,包括连接的设备和额外的频谱带,数字孪生可以实时监控和增强这些复杂的系统。
就其范围和复杂性而言,这种软件驱动的转型可能与我们之前经历过的任何事情都不一样。数字孪生将硬件、软件和数据结合在一起,推动产品或服务的最佳设计和运营,它代表了工程范围和规模的根本转变,也使人类想象力的规模发生了转变。
基于实时云渲染的数字孪生解决方案
随着数字孪生、 元宇宙、虚拟数字人等场景逐渐走向现实,高质量的场景渲染和人机交互离不开数据与算力的支撑,过去传统的图形渲染操作需要在专业软件、资源和设备上来回切换,操作繁琐,大规模场景渲染受限于本地设备性能,很难满足用户体验。
然而就此难题,依托于实时云渲染技术的3DCAT云服务平台早已能够为各类数字孪生应用场景实现CloudXR赋能。3DCAT数字孪生 实时渲染解决方案应用场景了覆盖园区、社区、城市、建筑、文旅、文博、零售、制造等多个领域,可提供功能丰富,更具沉浸式、互动式的体验,通过3DCAT实时渲染云平台即可实现:
1、设备轻量化
3DCAT实时云渲染只需要任何可以打开链接的联网设备,例如Windows,Mac, iOS,Android & Browser,AR/VR设备,应用内容以视频流的方式推向终端,减少设备投入,可以实现终端无差化、移动化;
2、协同智能化
3DCAT实时渲染云将所有操作集中于一个链接中,多人打开同一链接,即可实现多人同屏互动功能;
3、成本低廉化
云端进行实时渲染,只需要折合几元到几十元每小时的使用费用,便可拥有画质极高的云端3D渲染服务。不需要关心各种网络硬件高级词汇,无需繁琐配置,省下了金钱成本,更省下了时间成本;
4、数据安全化
对实时云渲染而言计算模型和数据都部署在云端,对于客户端来说这是一种“零安装”的解决方案,用户所消费的仅仅是云流化数据,数据无需下载。
总之, 数字孪生技术具有广泛的应用前景,将会成为未来工程领域的一个重要技术。通过数字孪生技术,工程师可以更加精确地预测和模拟产品和系统的性能和行为,优化设计和测试过程,提高产品的可靠性和性能。此外,数字孪生技术还可以提供更好的教育和培训机会,提高广大学生的实践能力和专业水平。
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2023-05-18

元宇宙(Metaverse)和数字孪生(Digital Twin)是两种在科技和数字领域引起广泛关注的概念,它们都与数字化世界和虚拟现实有关,但在定义、应用和技术上存在一些区别和联系,本文详细说说二者的区别与联系。
首先, 元宇宙是一个用来描述虚拟世界、数字世界或者多层次、多用户、多设备互联网空间的术语。它通常包括虚拟现实(VR)、增强现实(AR)、混合现实(MR)等技术,以及人工智能(AI)、区块链、物联网(IoT)等技术的结合。元宇宙致力于创建一个虚拟的世界,用户可以在其中创造、交互、社交和体验,类似于现实世界的虚拟化版本。
而 数字孪生则是指将现实世界中的实体物体、系统、过程等通过数字化的方式进行建模、仿真和监测,从而在虚拟世界中实现对其实时、动态的模拟和管理。数字孪生的概念最初起源于工业领域,主要用于建筑、制造、能源等领域的数字化建模和优化。数字孪生通过数字化技术和数据的结合,可以在虚拟环境中模拟真实世界中的实体物体,并通过数据交互、分析和决策支持实现对实体物体的监测、优化和管理。
一、元宇宙和数字孪生的区别
1、内容和功能:元宇宙通常提供更丰富的多媒体内容和虚拟体验,包括虚拟现实和增强现实技术,用户可以在其中创造、互动、社交、娱乐等;而数字孪生主要用于对实际世界中的实体进行建模、仿真、监测和优化,用于实时的监控、管理和优化现实世界中的物理系统。
2、技术和应用:元宇宙通常涉及 虚拟现实、增强现实、区块链、人工智能等技术,主要应用于娱乐、社交、游戏、教育、商业等领域;而数字孪生主要涉及计算机辅助设计、数字化建模、仿真、物联网、大数据等技术,主要应用于工业、城市规划、智慧城市、物联网等领域。
3、应用的场景:元宇宙主要应用于虚拟社交、虚拟经济、虚拟娱乐等领域,如虚拟社交平台、虚拟游戏、虚拟商城等;而数字孪生主要应用于工业、建筑、能源等领域,如数字化建筑模拟、工业生产优化、智能城市规划等。
二、元宇宙和数字孪生的联系
1、数字化和虚拟化:元宇宙和数字孪生都涉及数字化和虚拟化技术,将现实世界中的实体或环境数字化,并在虚拟空间中进行交互和操作。
2、数据和互联网:元宇宙和数字孪生都依赖于数据和互联网技术,用于构建虚拟世界或虚拟模型,支持用户的互动和交流。
3、实时交互特性:元宇宙和数字孪生都具有实时性和互动性,用户可以在其中实时操作、互动和交流。
4、应用领域的交叉:虽然元宇宙和数字孪生在应用领域上有一定的区别,但在某些领域可能会存在交叉应用,例如在智慧城市、虚拟城市等领域,元宇宙和数字孪生可以相互支持和补充。例如,可以使用数字孪生技术创建一个城市的虚拟模型,并在元宇宙中进行实时的城市规划、交通优化、能源管理等虚拟体验和决策。这样,数字孪生和元宇宙可以结合使用,共同推动智慧城市的发展。
最后需要注意的是, 元宇宙和数字孪生是不同的概念,各自有其独特的特点和应用领域。在实际应用中,需要根据具体情境和需求,合理选择使用元宇宙或数字孪生技术,或者二者的结合,以实现最佳效果。
然而,随着技术的不断发展和融合,元宇宙和数字孪生之间的界限可能会变得越来越模糊,可能会出现更多的交叉应用和创新。比如3DCAT实时渲染云平台在元宇宙和数字孪生两个领域中的应用,一键上传3D/XR应用,即可实现将您的 3D/XR 应用部署在云端服务器上运行,结合平台自研的RayStreaming实时音视频推流技术,即可将应用在云端上的运行画面、以可实时交互视频流(Streaming)的形式推送到用户终端。终端用户无论使用何种设备,只需通过一个链接或轻量化微端即可启动3D/XR应用,实现沉浸式体验以及交互,为用户提供了高效、灵活和创新的数字孪生解决方案和 元宇宙解决方案。
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2023-05-02

数字孪生技术的历史
“ 数字孪生”这一概念最早是在1991年由David Gelernter出版的《镜像世界》中提出的。到2002年,Michael Grieves博士(当时在密歇根大学任教)首次将数字孪生的概念应用于制造业,并正式宣布了数字孪生软件概念。最终,NASA的John Vickers在2010年提出了一个新的术语--"数字孪生"。
其实,使用数字孪生体作为研究物理对象的手段的核心思想实际上可以在更早的时候被见证。事实上,可以正确地说,美国宇航局在20世纪60年代的太空探索任务中率先使用了数字孪生技术,当时每个航行的航天器都被精确地复制成一个地球上的版本,供美国宇航局的飞行人员用于研究和模拟。
数字孪生如何工作?
数字孪生是一个通过虚拟模型准确反映一个物理对象。例如,一个风力涡轮机,配备了与功能的重要领域相关的各种传感器。这些传感器产生关于机器性能各方面的数据,如能量输出、温度、天气条件等。这些数据会被转发到一个处理系统,并应用到数字副本中。
一旦获悉这些数据,虚拟模型就可以用来运行模拟,研究性能问题同时进行改进,产生有价值的见解,最终应用于原始实物。
数字孪生的类型
根据产品的放大程度,有各种类型的数字孪生,应用的领域各不相同。在这篇文章中,让我们通过数字孪生体的类型来了解它们的区别和应用方式。
1、组件孪生/部件孪生
组件孪生是数字孪生的基本单位,是一个运作中的组件。零件孪生大致上是同样的东西,但涉及的是重要性稍低的组件。
2、资产孪生
当两个或多个组件一起工作时,它们形成了所谓的资产。资产孪生让你研究这些组件的互动,创造大量的性能数据,这些数据可以被处理,然后转化为可操作的结论。
3、系统或单位孪生
下一层次的放大涉及到系统或单元孪生,它使你能够看到不同的资产是如何组合在一起形成一个完整的运作系统的。系统孪生提供了有关资产互动的可见性,并可能提出性能改进的建议。
4、流程孪生
流程孪生是宏观层面的放大,揭示了系统是如何协同工作来创建整个生产设施的。这些系统是否都同步以最高效率运行,或者一个系统的延迟会影响其他系统?过程孪生可以帮助确定最终影响整体效率的精确方案。
数字孪生的优劣势
数字孪生主要有以下三个优势:
• 更好的研发
数字孪生的使用使产品的研究和设计更加有效,创造了大量关于可能的性能结果的数据。这些信息可以帮助公司在开始生产之前对产品进行必要的改进。
• 更高的效率
即使在新产品投入生产后,数字孪生也能帮助反映和监测生产系统,以便在整个生产过程中实现和保持最高效率。
• 减少产品报废
数字孪生甚至可以帮助制造商决定如何处理那些即将报废、需要通过回收或其他措施接受最终处理的产品。通过使用数字孪生,他们可以确定哪些产品材料可以被会收。
虽然数字孪生因其提供的功能而受到重视,但它们的使用并不保证适用于每个制造商或每个产品的创造。不是每个物体都复杂到需要数字孪生所需的密集和定期的传感器数据流。从成本角度来看,也不总是值得投入大量资源来创建一个数字孪生体。另一方面,许多类型的项目确实特别受益于数字模型的使用。
数字孪生应用
• 发电设备
大型发动机(包括喷气式发动机、机车发动机和发电涡轮机)从数字孪生的使用中获益匪浅,特别是建立了定期维护的时间框架。
• 架构极其系统
大型物理结构,如:大型建筑或海上钻井平台,可以通过数字孪生得到改善,特别是在设计期间。
• 制造操作
由于数字孪生是为了反映一个产品的整个生命周期,所以数字双胞胎在制造的所有阶段变得无处不在,指导产品从设计到成品,以及中间的所有步骤,这并不令人惊讶。
• 医疗保健服务
就像产品可以通过使用数字双胞胎进行分析一样,接受医疗服务的病人也可以。同样类型的传感器生成的数据系统可以用来跟踪各种健康指标并产生关键的洞察力。
数字孪生的未来
现有的运营模式显然正在发生根本性的变化。资产密集型行业正在逐渐向数字化转型,以颠覆性的方式改变运营模式,数字孪生对资产、设备、设施和流程提供了一个综合的数字视图。
数字孪生的发展前途无限,这项技术在不断增加认知能力,不断学习新的技能和能力,这意味着他们可以继续产生所需的洞察力,使产品更好、流程更有效率。
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2023-03-06

数字孪生是建筑物或城市等物理实体的 3D 模型,数字孪生具有实时、连续的数据,可实时更新其功能和流程,从而为工程师提供分析和优化生产流程的数据支撑。简单来说, 数字孪生是物理实体的 3D 模型,3D 模型的动画由真实实体的实时数据驱动。
工厂数字孪生实例
假设工厂准备优化厂房装配线,看看是否可以减少制造时间和成本。第一步,要构建工厂的 3D 模型,其中包括生产中涉及的所以环节和物理实体,包括机器设备、原材料、传送带、叉车、手推车,甚至人员。
然后,在实体工厂中,配置机器设备和机器人向管理人员发送有关其操作的实时数据,例如完成一个周期的时间长度。管理人员可以将传感器放置在关键区域,以便在发生变化时能及时反馈到系统,比如原材料托盘到达时或成品装满容器时会及时通知系统管理人员。
接下来,会设置一个软件界面来处理实时数据并实时更新 3D 模型。现在就可以拥有工厂最新的数据信息,在计算机屏幕上甚至在 VR 中都可以看到工厂的数字双胞胎(数字孪生)。
而且无论什么时间,什么地点,公司管理者和工程师都可以通过查看数字孪生系统来“查看”工厂车间实况,甚至可以与之互动,放大屏幕查看特定流程正在做什么,或缩小以查看它如何影响整个流程。除此之外还可以通过数学模型和工具进一步分析捕获的数据,给进一步决策提供信息。
从这个数字孪生工厂的实例,可以看到数字孪生如何是服务各项流程的。除此之外,数字孪生还可以用于以下场景:
- 设备管理
- 城市规划
- 自动驾驶汽车测试
- 设备使用情况、数据、工作流分析
数字孪生提供数字和视觉信息,帮助设计师、建筑师、工程师和决策者前所未有的可视化结构。数字孪生是连接制造物理世界和数字虚拟世界的最佳纽带。通过数字孪生改善生产运营,实现全价值链的闭环反馈和持续改进。
3DCAT元宇宙实时渲染云+数字孪生解决方案
从物理实体到 3D 模型的数字孪生实时数据流,需要强大的算力支持。 3DCAT实时云渲染把非常重的图形计算放到云端,云端服务器可以配置较高端的GPU设备,通过云端服务器进行计算,实时编码,编码后将其“流化”,通过网络,把计算结果实时推送至终端(例如手机、PC、平板和XR设备),推动数字孪生应用落地。
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2023-01-12

就在各类技术专家还在试图设想元宇宙虚拟世界将为企业和消费者带来什么时,工业 元宇宙虚拟世界已经在改变人们设计、制造以及与各行业物理实体互动的方式。尽管元宇宙的定义比比皆是,工业元宇宙将如何发展还有待观察,但数字孪生越来越多地被视为其关键应用之一。
01 元宇宙与数字孪生
数字孪生在2002年首次提出,从规划新城市时创建生态系统到制定制造流程的迭代,都能见到数字孪生的身影。数字孪生也在第四次工业革命(工业 4.0)加速跨行业自动化和数字化时成为一项重要技术。
简而言之, 数字孪生是产品或流程的虚拟复制品,用于预测物理实体在其整个生命周期中的表现。 例如,宝马在建造实体设施之前创建了其在巴伐利亚的生产工厂的虚拟双胞胎。波音公司正在使用数字孪生开发模型来设计其飞机。而 “虚拟新加坡”是世界首个城市数字孪生平台,政府创建它是为了支持其政策决策和测试新技术,它不仅整合了建筑物语义信息,还承载了多领域静态、动态数据。
现在围绕数字孪生的热点和话题都越来越多,这激发了人们对工业元宇宙的无限想象。根据 ABI Research 的数据,随着越来越多的企业利用人工智能 (AI)、机器学习、 边缘计算和XR扩展现实等工业 4.0 工具来加速企业数字化转型,到 2025 年,工业数字孪生和仿真以及工业XR扩展现实的市场规模将达到 227.3 亿美元。
专家表示,成熟技术的融合正在推动工业元宇宙的发展,诺基亚云和网络服务业务总裁 Raghav Sahgal认为,其中最重要的是 5G。Sahgal认为“这确实是该行业的一个非常大的转折点,5G 成为了很多新功能的载体,它可以实现更低的延迟和更精确的数据交换,这两者都是驱动元宇宙落地成为现实的关键。”
工业元宇宙,不只是数字孪生
创建数字孪生只是工业元宇宙的众多优势之一。通过为工厂、机场、货运站或城市等整个系统创建数字孪生,而不仅仅是我们目前所见的单个机器或设备的数字孪生,可以实现超大的规模和超高复杂性工业元宇宙。
比如,2020年诺基亚贝尔实验室与室内垂直农业公司 AeroFarms 合作。通过基于人工智能的自主无人机控制解决方案和先进的机器学习能力与机器视觉工具相结合,诺基亚贝尔实验室创造了一种可以追踪数百万种植物生长的技术。
诺基亚贝尔实验室解决方案研究部总裁 Thierry Klein表示,“我们开发了一个完全自主的无人机解决方案,多架无人机飞过这个农场。这使得农场能够监控植物的高度和颜色等细节,发现生长不良的区域,并预测产量。我们实际上建立了一个完整的农场数字孪生系统,让种植者实时了解整个农场的整个生产情况。通过数据分析,农场可以优化水源、能源和养分消耗,加快故障排除,提高产量预测的准确性,并保证高品质农作物。”
在这个农场数字孪生系统中, VR虚拟现实、传感、人工智能等一些关键技术元素被开发以构建一个全面的元宇宙虚拟世界。
工业元宇宙加强远程协作,优化工作流程
Klein 认为工业元宇宙还可以加强远程协作和优化工作流程。用户可以利用其作为动态的多利益相关方生态系统的功能,使用智能分析来处理数据集并更深入地了解问题。诺基亚与 Taqtile 的合作就是一个例子。
两家公司于 2021 年携手提供增强现实培训和工作指导平台,该平台利用工业边缘云计算、物联网和 4G 或 5G 网络,使用户能够与专家实时交流。Klein说:“这一切都归结为获得更多信息和更好地理解肉眼可能看不到的信息,让用户更深入地了解这些信息的含义。该平台使用户能够从复杂的数据中提取最有用的信息,使他们能够做出明智的决策,与周围的环境进行交互和控制,并返回到协作设计。”
没有边缘计算,就没有元宇宙
对于一些工业的关键领域,元宇宙除了需要快速的网络速度外,还需要低延迟、大规模机器通信和高可靠性。边缘计算是另一个必备条件,因为它要求几乎为零的延迟,需要靠近用户的分散式本地边缘数据中心,以便人们相互交互并使用设备访问元宇宙。
让人携带笨重、复杂的耳机出门是不现实的,边缘计算将通过将大部分计算从设备卸载到边缘基础设施来实现更精简、更轻的头盔,同时还提供卓越的速度和低延迟功能。没有边缘计算,就没有元宇宙。
工业元宇宙是多技术融合
进入元宇宙需要的不仅仅是复杂的设备还需要协作,也没有人能真正拥有或主宰虚拟宇宙。元宇宙是各种应用程序、设备和其他东西的结合,为了实现这一点,开源代码将是一个重要的基础。开发社区的一段开源代码,开发者可以将其嵌入到他们的应用程序中实现各种功能。 反过来一些SasS(软件即服务)将帮助更多企业进入工业元宇宙。
构建元宇宙也可以比作选择正确的模块和接口并且以各种方式连接它们。想象一下,你买了一套乐高积木来建造一架模型飞机,最初,你对建造那架飞机很满意,但过了一段时间你感到无聊,你想建造其他东西,比如船、汽车或房子。这时候你需要重复使用原始乐高套装中的相同基础构建块,但以不同的方式将它们组合在一起,就成了你想要的船、汽车或房子。
对于工业元宇宙,这些构建块是支持模块、应用程序和软件资产,企业可以以不同的方式将它们连接在一起。使用应用程序编程接口创建新的解决方案,在符合行业业务逻辑基础上去解决解决该行业的问题与挑战。一个工业元宇宙解决方案可能是由多个合作伙伴共同完成的,比如,技术和网络提供商、硬件提供商、云服务提供商、内容创作者以及应用程序开发人员等等,它们共同创造了工业元宇宙生态系统,并带来前所未有的创新能力、创造力以及高效的协同能力。
与任何创新技术一样,安全是最重要的,尤其年来网络攻击激增,犯罪分子使用越来越复杂的技术,如人工智能、勒索软件,因此网络安全技术在工业元宇宙中将变得更加重要,工业数据如果遭到一点损害,对企业的影响都是巨大的。同时,保护用户在工业元宇宙中的个人隐私和虚拟协作中共享的数据也将是不可或缺的,。
工业元宇宙的市场前景
正如前面提到,到 2025 年,工业数字孪生和仿真以及工业 XR扩展现实的市场规模将达到 227.3 亿美元,可见工业元宇宙的市场规模之大。虽然现在离真正的元宇宙世界还有很远的距离,高带宽和超低延迟的智能、自主、云原生网络建设,基础设施现代化升级…..这些问题还急待解决,但是这对一些为元宇宙市场服务的企业来说也是巨大的机会。工业元宇宙的早期用户也将集中在某些行业,尤其是那些涉及实物资产的行业,例如制造、物流和运输。 医疗保健行业也可以从元宇宙中受益,特别是在远程医疗和机器人手术等方面。但不止这些,元宇宙在未来将会渗透到任何一个行业,虽然现在元宇宙的不确定性还很多,但可能唯一可确定的就是元宇宙的无限的可能性。
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2023-01-04