对数字孪生的理解 #138

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简介: 对数字孪生的理解 #138

数字孪生


来源

1991 年, David Gelernter 出版了《 镜像世界》,首次提出数字孪生技术的想法。 但是,Michael Grieves 博士(后来在密歇根大学任教)于 2002 年第一次将数字孪生概念应用于制造业,正式宣布数字孪生软件概念的诞生。 最终,美国宇航局的 John Vickers 在 2010 年引入了一个新名词 “数字孪生”

但其实,在更早之前,已经出现了利用数字孪生研究物理对象的核心理念。 实际上,可以说是美国宇航局在 1960 年代太空探索任务中就率先使用了数字孪生技术,每一艘宇宙飞船都有一个完全一样的复刻版本留在地球上,供美国宇航局人员研究和模拟,以便为机组人员提供服务。


含义

数字孪生是充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的现实物理设备的生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念。

小结:在当今的世界,我认为已经可以实现


工作原理

数字孪生是一个虚拟模型,用于准确地反映物理对象。 所研究的对象(例如风力涡轮、工厂、钻井平台、飞机等)会配备各种与重要功能领域相关的传感器。 这些传感器产生与物理对象不同方面的性能相关的数据,如能量输出、温度、天气条件等等。 然后,这些数据将转发到处理系统并应用于数字副本。

获得这类数据后,虚拟模型就可以用来运行模拟,研究性能问题和生成可能的改进,最终目的是产生有价值的见解 - 而见解又可以反过来应用于原始物理对象。

小结:利用传感器传输数据模型到处理系统,处理系统产生数字画像,最终带来的价值是无穷


应用场景

  • 发电设备设备
  • 大型物理结构系统
  • 制造业
  • 医疗服务
  • 交通行业
  • 城市规划

未来

数字孪生拥有着无可限量的未来!借助下面一段视频,我们可以想象一下

mechanical-arm.mov

可以延伸到具体场景的思考,硬件上插入传感器,进行动作模组的捕获数据,把数据传入到后台,前台读入数据,在界面上渲染,硬件上的交互进行数据实时性传输,前台可实时看到动作交互,是不是很炫酷,目前该想法在一些建筑公司上,有简单的实现,比如室内大屏可视化,对百叶窗的简单开合等

可以分位两个维度上来看,一个是物理世界,一个是数字世界,通过传感器把两者之间的壁垒打通,下面也会讲到跟元宇宙之间的差异


Web3.0


来源

Web3.0 是关于万维网发展的一个概念,主要基于区块链的去中心化、加密货币以及非同质化代币有关系。与区块链有关的 Web3.0 概念是由以太坊联合创始人 Gavin Wood 于2014年提出,并于2021年受到加密货币爱好者、大型科技公司和风险投资公司的关注。此外有人提出与 Web2.0 有关的 Web3.0。


含义

这里简单阐述下我对它的理解,Web3.0 时代,万维上的信息可以直接和其他网站进行一个交互,利用区块链的特性,完成信息的读取、写入、防篡改、去中心化,突破了与当今各大互联网企业形成的行业壁垒,加速了信息的发展,用户的数据完全是由自己拥有,举个简单的例子,你在微信上的信息,是存储在腾讯公司上,而不是在你自己手上。所以 Web3.0 是为了解决该问题而诞生的,在 Web3.0 时代,不再有地主,而是所有农民基于“共识”,集体开荒了一块新的土地,在这个土地上,每个人都有产权,根据自己的贡献,比如是否参与了开荒或者耕种,或者是否进行了浇水或者收割,包括最后的存储,买卖,只要在整个生产过程中有贡献,就会根据相应的贡献值获得收益。这是 Web3.0 理想的状态,利好互联网每一位公民,也就是所谓的互联网乌托邦


演进过程

Web1.0 -> Web2.0 -> Web3.0


Web1.0

信息是只读的,意思是用户只能浏览器互联网企业给你提供的内容,你没有互动或修改的能力,所有能力都是平台给你提供,你只能查阅

Web2.0

信息可互动,也可以修改,内容创造有用户来产生,内容发放、控制、收益分配,由平台来控制,这就是所谓的平台化

Web3.0

去平台化,也就是内容创造、发布、控制、身份、收益,都是用户来决定

未来

透析 Web1.0、Web2.0 的弊端,理解 Web3.0 是为了解决什么问题产生,后面如何发展,个人认为太过理想化


NFT


含义

全称为Non-Fungible Token,指非同质化代币,是用于表示数字资产(包括jpg和视频剪辑形式)的唯一加密货币令牌,设计原理是可以买卖。

小结:对NFT可以理解为是区块链技术的一类场景应用


应用场景


区块链


来源

区块链起源于比特币,2008年11月1日,一位自称中本聪的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文,阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念,这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践,2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块,并与序号为0的创世区块相连接形成了链,标志着区块链的诞生。


含义

狭义区块链是按照时间顺序,将数据区块以顺序相连的方式组合成的链式数据结构,并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义区块链技术是利用块链式数据结构验证与存储数据,利用分布式节点共识算法生成和更新数据,利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约,编程和操作数据的全新的分布式基础架构与计算范式。

小结:Web3.0、NFT、元宇宙,底层逻辑的交易保障,为钱包(身份),提供了可能性


元宇宙


来源

元宇宙一词诞生于1992年的科幻小说《雪崩》,小说描绘了一个庞大的虚拟现实世界,在这里,人们用数字化身来控制,并相互竞争以提高自己的地位,到现在看来,描述的还是超前的未来世界。 关于“元宇宙”,比较认可的思想源头是美国数学家和计算机专家弗诺·文奇教授,在其1981年出版的小说《真名实姓》中,创造性地构思了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。

小结:从最开始1992年的科幻小说《雪崩》,到近几年史蒂文·斯皮尔伯格出版的电影**《头号玩家》,无不阐述一个理念,那就是,通过一个接口进入虚拟世界,最终要解决核心问题之一,如何让人类拥有同等的触摸**,甚至是生理上的体验


含义

元宇宙是与现实世界映射与交互的虚拟世界,具备现实社会体系的数字生活空间。

小结:本质上在现实世界中做的任何事情,理论上在元宇宙都是可以实现


应用场景

  • 加密数字凭证
  • Web3.0
  • VR/AR/MR

这里重点阐述下 Web3.0 和元宇宙之间的差异,Web3.0 可以理解为行业表达,元宇宙是下一代互联网的公众表达,两者本质上的差异并不是很大


未来

https://www.bilibili.com/video/BV1E34y1h7pg

通过这段视频演示,我们可以想象未来的一切方式,工作,生活,都在虚拟世界完成,简直太美妙了!


参考文献


  1. 什么是数字孪生 IBM
  2. web3.0 指的是什么?未来将有怎样的发展? 知乎 律动BlockBeats
  3. 初步认知Web 3.0、NFT、元宇宙 和讯网 张栋伟
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