数字孪生是什么意思？数字孪生三大研究方向介绍

他说的数字孪生跟你说的数字孪生可能根本就不是同一回事儿。你也说我也说，都是数字孪生，这四个字怎么就不是同一个意思了呢？因为现在对于数字孪生本来就没有一个权威的定义。所以大家把自己原来从事的行业都往这个名词上靠，造成了大家嘴上说的名字都叫“数字孪生”，但干的还是老本行。所以你要是不明就里就会觉得怎么他和他跟我说的数字孪生就对不上呢？是同一回事儿吗？就像现在做元宇宙一样，做动画片的，做手机游戏的，做空气片的，甚至做网店的都说自己做的是元宇宙，所以就这就是下一个话题了。

现在主流的我认为能称得上是数字孪生的主要分三个大类：

第一个是虚拟仿真方向的数字孪生，这里就包括有限元静态分析和在线动态分析，这个方向关注的结果是这机器结不结实，能用多久，什么时候坏？

第二个是3d可视化方向的数字孪生，关注的是在3d场景下让3d模型和真实环境同步。这里大部分是使用游戏引擎做虚拟环境，通过物联网的数据联动，实现真实和虚拟的同步，这个方向关注的结果是这机器现在在干啥？下一步要干啥，或者这个屋没人，灯和空调怎么还开着呢？它是更直观的暴露问题，以便更精准的决策。

第三个是基于大数据AI算法方向的数字孪生，是在虚拟世界中搭建一个模拟真实的局部环境。在这个环境下，模拟机器的行为、病毒的变异，然后分析如何优化这些行为，如何让病毒的传播力更强或者毒性更弱。

上面是概述数字孪生研究方向的三个大类。下面咱们分别具体说说：

第一个虚拟仿真方向的数字孪生。如果跟你交流的对象是工科院校的老师、教授或者是工程师，尤其是搞材料学的工程师，那么他跟你聊的“数字孪生”很有可能就是虚拟仿真方向的研究。

这个方向呢一般是搞有限元分析的专家，比如ansys系列的软件，他们在乎的是一个吊车在吊体重物的过程的钢丝绳的受力过程是怎样的？吊臂的受力是怎样的？什么情况下哪些结构受力可能会超过极限，是不是要加强它？或者说哪些结构的受力永远都不会超过50%，那么是不是要减少这部分的材料，以节约成本？

另一个大分支是研究工艺设计的，比如一个自动化产线的生产节拍是不是合理？有没有机器手把上一道工序的零件送过来了，可下一道工序的机床加工不过来的情况，那要不要要把零件给其他空闲的机床？运送工装的自动轨道车RGV和运送半成品零件的AGV是不是经常在车间某个路段上抢道行驶，要不要在这里给他们加宽一下道路各走各的？

这两个分支都是关注事前的设计和事前的分析，以及实施之后的在线同步分析，都是属于虚拟仿真方向的数字孪生，属于有点学术的范畴。

你看那两个人聊数字孪生热火朝天的，其实谁都不知道对方说的是啥，因为他们没搞懂数字孪生的三个大方向。

第二个：3d可视化方向的数字孪生。如果跟你交流的对象是专门搞数字孪生项目的公司，那么他跟你聊的数字孪生准是3d可视化方向的。因为这个方向是普通老百姓最容易理解的，也是客户最容易接受的项目，最容易落地的。这个方向大部分是用游戏引擎，比如unity、UE虚幻，也有用webGL类的3d引擎的，总之是把真实环境在3d场景下重建一次。其实就是做了个3d游戏，然后把真实的数据接到游戏里来实现虚实同步。

研究这个方向的一般来说是以前搞游戏开发的，你游戏没赚着钱，到这个行业来试试水，反正用的都是相同的技术，但因为对客户的业务理解不深，所以大部分浅尝辄止。当然也有在通用领域做的比较好的、一头扎进去能够做大做强的，把问题用3d可视化的方式暴露出来是个有效的手段，下一步是合理的用工具解解决问题。那我们做的呢就是这个方向，还有的可以跟MES系统、WMS系统之类的传统系统结合起来，给老系统做前端的可视化升级改造，这样给客户的产品既有专业性，界面又做了3d升级，是双双赢的办法。

第三：基于大数据AI算法方向的数字孪生。如果跟你交流的对象是搞游戏引擎开发和应用的，比如unity或者虚幻的工程师，那么他们很有可能更关注这个领域，设计一个虚拟城市，在城市道路上安排很多自主行驶的汽车和行人。这个虚拟城市就可以测试自动驾驶系统的稳定性，也可以反复训练自动驾驶的算法，而不用担心会伤到人。再比如咱们在游戏里设计一个虚拟仓库，让自动搬运机器人在虚拟仓库里训练自动搬运的算法，机器人通过一次次碰撞就可以慢慢摸索出快捷又安全的工作逻辑，这都是基于大数据AI算法的数字孪生研究的方向。

而这三个方向的背后，都有NVIDIA的影子，NVIDIA既提供渲染能力又提供AI分析能力。这部分内容咱们之后有机会再聊，了解了数字孪生的三个大方向，日后无论跟谁聊，都保准你游刃有余。