디지털 쌍둥이 기술의 과거, 현재, 미래
그 후 수십 년 동안 정보의 가치는 점점 더 중시되어 사회의 주요 부가 되었다. 정보기술은 정보의 가치를 발굴하는 도구로 나날이 발전하고 있다. 정보와 정보기술은 우리 각자의 일과 생활방식을 바꾸고, 경제의 빠른 발전을 촉진하며, 사회 전체에 파괴적인 변화를 가져왔다.
2 1 세기에 접어들면서 정보기술의 발전에 새로운 변화가 생겼다.
클라우드 컴퓨팅, 대용량 데이터, 인공지능으로 대표되는 컴퓨팅 기술의 진화로 전광 네트워크, 4G/5G, Wi-Fi 6 으로 대표되는 연결 기술의 비약적인 도약으로 디지털 기술에 대한 기대가 높아지고 있습니다. 정보화를 바탕으로 디지털화, 네트워킹, 지능화를 더욱 실현하고, 급증하는 디지털 운동 에너지를 개인 소비 분야에서 산업제조, 교통물류, 교육의료 등 다양한 수직산업으로 이전하여 전체 산업과 사회의 디지털화 전환을 실현하고자 합니다.
즉, 디지털 기술은 소비자들이 사교와 오락을 더 잘 할 수 있도록 도울 뿐만 아니라, 기업이 제조 프로세스를 업그레이드하고, 비즈니스 프로세스를 개선하고, 생산성을 더욱 높일 수 있도록 도와준다는 것이다. 또한 정부가 통치 능력을 향상시키고, 관리 효율성을 최적화하고, 주민들의 도시 생활의 질을 향상시킬 수 있도록 도와야 한다.
디지털 쌍둥이 기술은 이런 맥락에서 탄생했다.
20 1 1 년 3 월 미 공군 실험실에서 처음으로 디지털 쌍둥이를 제안했다. 당시 그들은 이 개념을 전투기 수리의 디지털화에 적용했다.
얼마 후, 다른 두 회사는 디지털 쌍둥이에 관심을 갖고 민간 분야에서 광대를 발양하기로 했다. 이 두 회사는 미국의 GE 와 독일의 지멘스이다.
제너럴 일렉트릭과 지멘스는 세계적인 산업 거물이다. 그들은 오랫동안 산업 자동화와 디지털 전환에 관심을 가지고 있으며, 산업 4.0 을 연구하고 있다.
그들에게는 디지털 쌍둥이 정보 기술이 새로운 단계로 발전한 산물이며, 전형적인 산업 디지털 기술로, 산업 제조 수단과 디지털 기술의 심도 있는 융합의 미래 방향을 대표한다. 이를 위해 디지털 쌍둥이 기술 개발에 막대한 자원을 투입해 전 세계 여러 분야로 진출했습니다.
한참 동안 말했는데, 디지털 쌍둥이는 도대체 무엇입니까?
디지털 페어링의 공식 개념은 이해하기 어렵습니다. 다음과 같습니다.
디지털 쌍둥이는 인식, 계산, 모델링 등의 정보 기술을 종합적으로 활용하여 소프트웨어 정의를 통해 물리적 공간을 설명, 진단, 예측 및 결정하여 물리적 공간과 네트워크 공간 (디지털 가상 공간으로 이해할 수 있음) 간의 상호 작용 매핑을 가능하게 하는 것을 말합니다.
설명을 삭제하고 줄기를 정련하면 더 쉬워집니다. "디지털 쌍둥이는 물리적 공간과 디지털 가상 공간의 상호 작용 매핑입니다."
간단히 말해서, digital twin 은 장치 또는 시스템을 기반으로 디지털 버전의 "클론" 을 만드는 것입니다. 이런' 복제' 는' 디지털 쌍둥이' 라고도 불린다.
많은 사람들에게 디지털 쌍둥이는 디지털 모델링과 혼동하기 쉽다. 결국 디지털 모델링도 시뮬레이션 복제입니다.
하지만 사실 디지털 쌍둥이와 디지털 모델링은 큰 차이가 있다. 디지털 쌍둥이의 특징은 동적, 전체 수명 주기, 실시간/준 실시간, 양방향 등 네 단어로 요약할 수 있습니다.
이른바' 동적' 이란 온톨로지의 실시간 상태와 외부 환경의 상태가 센서 등을 통해 디지털 쌍둥이에서 재현된다는 것이다. 즉, 쌍둥이는 고정불변이 아니라 변화한 것이다.
"전체 수명 주기" 란 설계, 개발, 제조, 서비스, 유지 관리, 폐기 재활용 등 디지털 쌍둥이가 제품을 관통하는 전체 수명 주기를 말합니다. 기업이 제품 본체를 작성하는 데 도움을 주는 것 뿐만 아니라 기업이 본체를 사용하고 유지하는 데도 도움을 줍니다.
"실시간/준 실시간" 은 위에서 언급한 "동적" 디지털 응답이 실시간/준 실시간 구현으로 큰 지연과 뚜렷한 지연이 없다는 것을 잘 알고 있습니다.
"양방향" 의 특징은 매우 중요합니다. 전통적인 모델링은 종종 단방향입니다. 모형을 만든 다음 모형에 따라 본체를 만듭니다. 디지털 쌍둥이는 완전히 다르다. Twins 는 본체 데이터를 수신하는 것 외에도 반대 방향으로 데이터를 본체로 보낼 수 있습니다. 기업은 twins 피드백의 정보에 따라 본체에 대해 더 많은 행동과 개입을 할 수 있다.
기술적으로 디지털 쌍둥이 기술 체계는 매우 방대하다. 인식, 계산, 모델링 프로세스는 인식 제어, 데이터 통합, 모델 구축, 모델 상호 운용성, 비즈니스 통합, 인간-컴퓨터 상호 작용 등 다양한 기술 영역을 포괄하며 문턱이 매우 높습니다.
디지털 쌍둥이의 기술 경쟁은 사실 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터, 3D 모델링, 산업 인터넷, 인공지능 등 선진 ICT 기술의 종합 실력 게임이다.
디지털 쌍둥이는 본질적으로 디지털 공간 쌍둥이 모델을 이용하여 물리적 공간의 실제 본체를 시뮬레이션하는 기술이다. 시뮬레이션에는 두 가지 이유가 있습니다. 첫째, 물리적 본체는 비용이 많이 들고, 시험 비용은 너무 높아서 감당할 수 있는 능력을 넘어섭니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 시뮬레이션명언) 둘째, 물리적 본체는 유일하며, 물리적 복제를 지원하지 않으며, 착오를 시도할 기회가 없다.
앞서 언급했듯이 미 공군 실험실과 제너럴 일렉트릭 회사, 최초의 디지털 쌍둥이는 비싼 비행기와 항공기 엔진이다. GE 는 20 18 까지12 만 개의 디지털 쌍둥이를 개발했습니다. 그들 자신의 말에 따르면, 그들은 모든 엔진, 모든 터빈, 모든 MRI 를 위해 디지털 쌍둥이를 만들었다.
디지털 쌍둥이를 건립한 후, 그들은 물리적 실체의 운행 데이터를 수집하여 쌍둥이에 두었다. 그런 다음 과감하게 혁신하고, 잘못을 충분히 시험하고, 제품 설계를 변경하고, 시뮬레이션 테스트를 수행하고, 효과를 관찰하여 실제 제품 변경을 실시할지 여부를 판단할 수 있습니다. 이렇게 잘못 시도하는 비용과 위험은 크게 줄어들고 제품 개발 주기도 단축된다.
물리적 복제를 지원하지 않는 고유한 시스템은 무엇입니까?
물론 그런 대규모, 실제, 공개, 사용중인 시스템이다. 우리가 매일 사는 도시가 바로 이런 체계라고 생각하셨을 겁니다.
도시는 매우 복잡하다. 도시에는 수백만, 심지어 수천만 명의 인구, 수많은 건물과 차량, 그리고 뿌리가 잘못된 인프라 네트워크 (도로, 물, 전기, 가스, 통신) 가 있다. 우리는 도시에서 직접 실험을 할 수도 없고, 실물도시를 복제하여 실험을 할 수도 없다. 따라서 우리는 디지털 쌍둥이 기술을 이용하여 디지털 공간에 가상 도시를 구축하고, 시뮬레이션, 실험, 실수를 시도하며, 도시의 관리와 운영 효율성을 높여야 합니다.
교통은 도시에서 가장 중요한 기능 중 하나이다. 텐센트의 디지털 쌍둥이 플랫폼을 예로 들어, 디지털 쌍둥이 기술이 어떻게 스마트 교통업계의 응용을 할 수 있는지 자세히 알아보자.
우선, 도시 교통 디지털 쌍둥이의 건설을 살펴 보겠습니다.
텐센트는 도시급 3D 재구성 기술을 이용하여 자신의 정교한 지도 데이터를 바탕으로 건물, 도로 등과 같은 도시 전체의 주요 요소를 실제로 복원할 수 있습니다. 이어 나무녹화, 버스정류장, 교통표지, 교통표시 등 정적인 요소도 있다.
정적 요소가 있으면 차량, 행인 등 동적 원소는요? 컴퓨터 게임처럼 수시로 생성되나요?
물론 아닙니다. 교통 쌍둥이 시스템의 차량과 보행자는 완전히 가상적이거나 무작위로 생성된 것이 아니다.
디지털 이중 플랫폼은 도로 테스트 카메라를 통해 실제 도로 모니터링 이미지를 실시간으로 수집하여 다양한 목표 (차량, 주행 등) 를 감지하고 인식합니다. 참고) 그런 다음 대상 데이터를 "추출" 하고 모델링한 후 디지털 쌍둥이 환경에 동기식으로 통합합니다.
이렇게 해야만 실제 도로 교통과 가상 환경의 심도 있는 융합을 실현할 수 있다. 실시간 교통 트래픽 데이터가 디지털 공간에서 실제로 복원되었습니다.
도시의 대규모 차선 수준의 실시간 시뮬레이션에서 교통 흐름 데이터는 지도 탐색 APP 를 사용하는 것처럼 색상 (교통 열력) 으로 시각적으로 나타낼 수 있습니다. 도시 교통의 혼잡 정도를 한눈에 알 수 있다.
교통 디지털 쌍둥이 건설이 완료되면 신의 관점에서 우리는 많은 일을 할 수 있다.
먼저 특수한 상황에서 교통 흐름의 변화를 추론할 수 있다. 교통사고를 시뮬레이션하거나 대형 행사나 공연을 개최하고, 교통 흐름의 변화를 관찰하고, 교통망 운반 능력을 점검하고, 도시 교통 주관부의 응급계획 제정을 위한 의사결정 근거를 제공한다.
둘째, 신호등의 설계 최적화 방안을 시뮬레이션하여 관리부에서 교통 관리 일정을 최적화하는 기술 지원을 제공할 수 있습니다.
또 가상환경에 따라 구급차, 소방차 등 응급차량에 동적 노선 계획을 제공하여 생명을 구했다.
디지털 쌍둥이 환경에서 Tencent 는 게임 엔진 관련 기술을 도입하여 다양한 기상 조건을 자유롭게 시뮬레이션하고, 교통망 시스템의 운송 능력에 미치는 영향을 평가하고, 재해 기상 환경에서 비상 계획을 미리 수립했습니다.
흥미롭게도, 유량 디지털 쌍둥이 플랫폼은 닫히지 않았다. 파트너에게 저비용, 저임계값 API 인터페이스를 개방하여 비즈니스 시스템을 통합하고 교통업계 생태계를 크게 강화할 수 있습니다.
도시 교통 외에 시외 고속도로도 교통 디지털 쌍둥이의 중요한 응용 장면이다.
이 장면에서 디지털 쌍둥이 기술은 주동적인 운영, 즉 전체 고속도로를 관리하는 것을 강조한다.
데이터 전송은 ETC, 카메라, 자동차 네트워킹 터미널, RSU (길가 장치), 셀룰러 기지국, 심지어 위성을 통해 수행할 수 있습니다. 클라우드 또는 현장 MEC (Edge Computing 노드) 를 통해 데이터를 계산하고 처리할 수 있습니다.
고속도로 관리 부서의 경우, 인식된 교통 흐름, 도로, 날씨 및 사고 데이터를 기반으로 차선 수준 위치 및 유도, 동적 경로 배치, 교통 인프라 제어 등 고속도로의 각 요소에 대한 능동적이고 세밀한 제어를 쉽게 수행할 수 있습니다.
운전자의 경우 교통 디지털 쌍둥이 기술은 95% 정확도의 정확한 인식력과 엔드-투-엔드 지연 300ms 의 통신 기능을 갖추고 있다. 비정상적인 이벤트를 운전자의 이중 단말기에 시각과 소리로 전송함으로써 운전자의 안전한 교통 능력을 향상시킬 수 있다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)
특히 악천후 (안개, 폭우 등) 에서는 더욱 그렇다. ) 그리고 야간에는 운전자의 시선이 가려져 이중운전으로 실시간으로 정확한 주변 도로 상태를 얻을 수 있다.
교통 디지털 쌍둥이 기술에 기반한 이 시스템은 차주에게 LBS 동반 서비스를 제공하고 위챗 및 지도 앱을 통해 차주에게 서비스를 푸시하여 운전 경험을 개선할 수 있다.
교통 디지털 쌍둥이 기술의 또 다른 두드러진 특징은 계산성이다.
주로 도로 교통의 계산 가능성과 시뮬레이션 예측의 공간 계산 가능성에 반영됩니다. 시뮬레이션 예측을 통해 향후 1 시간의 교통 흐름을 예측하고, 다양한 교통 관리 시나리오에서 비상 계획 시뮬레이션을 지원하며, 의사 결정자에게 과학적으로 정량화된 의사 결정 기반과 데이터 지원을 제공할 수 있습니다.
마지막으로, 지금 매우 뜨거운 무인 운전에 대해 이야기하십시오.
무인 운전은 스마트 여행의 궁극적인 발전 방향이다. 현재 각 주요 공장상들은 관련 기술의 연구와 테스트를 적극적으로 진행하고 있다.
하지만 무인운전 기술의 보급을 이루기 위해 가장 중요한 점은 운전 데이터의 대량 테스트와 학습이다. 그러나 현재의 법률과 규정, 그리고 도로 상황은 무인차가 실제 도로 환경에 마음대로 진입하여 테스트하는 것을 허용하지 않는다. 이때 디지털 쌍둥이 환경이 작용할 수 있다.
디지털 쌍둥이 환경을 기반으로 자동 운전 테스트 환경을 자유롭게 구축하고, 클라우드에서 도시급 클라우드 시뮬레이션 환경을 동시에 가속화할 수 있으며, 하루 654.38+00 만 킬로미터를 테스트할 수 있는 7×24 시간 지속적인 테스트입니다. 이것은 그야말로 무인운전 기술의 복이다. 무인운전 기술의 개발주기를 대폭 단축하고 보급을 가속화할 수 있다.
결론적으로 디지털 쌍둥이는' 허실 결합' 의 디지털 변환 기술로 각 분야에서 발전을 가속화하고 있다. 산업 인터넷의 급속한 발전은 그 가치의 폭발을 촉진시켰다.
앞으로 100 년 동안 인류가 더 큰 야망을 이루기 위해서는 디지털 쌍둥이로 대표되는 가상 공간 기술이 중요한 도구와 장면이 될 것이다.
디지털 쌍둥이의 잠재력은 얼마나 됩니까? 지켜봅시다!