Archive for 数字孪生体

胡权:兰德智库如何看“数字孪生体”?

      作为美国国防部大力推进的概念体系,数字孪生体(Digital Twin)已经成为其数字工程战略的核心,开始在国防部和各军种广泛进行应用,但出于大国竞争目的,相关权威分析较为少见。

      近期,兰德公司从吸收能力(Absorptive Capacity)和“可得性启发”(Availability Heuristic)的视角,对数字孪生体的成本和价值进行了分析,透露出美国智库的认知逻辑。

      如果从大规模推广数字孪生体概念的角度来看,当前需要建立更完善的数字孪生体科学体系,保持其严谨性(rigor),还应该注意推广数字孪生体应用的各种风险。

数字孪生体

      来自系统工程和行为经济学领域的专家认为,数字孪生体给人们带来了困惑,主要体现为两种情况:

      如果数字孪生体是物理系统的虚拟表达,那其实就是传统的建模仿真,就没有必要必须使用新概念。

      通过建立数字孪生模型,让设计师和工程师理解未开发的系统,这样的价值不言而喻,但严格意义上,这种做法缺乏传统的科学和工程严谨性,特别是在满足美国国防部的关键任务方面,造成的问题可能比较多。

      “模型很花钱”(Models cost money),作者引用Thomas Wolfe所著《正确的东西》(The Right Stuff)的话,表达了严谨的工程之重要性。

兰德数字孪生体报告

      报告作者强调,数字孪生体中的虚拟化做法,如果不能跟项目目标关联,那么是没有什么作用的。

      简单讲,只是做可视化的数字孪生体实践,不会创造出真正的价值,这个结论对国内过去几年把可视化等同于数字孪生体的问题也是适用的。

      其次,如果数字孪生体等同于工程模型(Engineering Model),那么就没有必要搞一个酷炫的概念,以免增加人们的困惑。

      作者表示,工程模型是人们容易理解的概念,并在工程领域被广泛接受和使用,跟数字工程也是保持一致的,能够完成预定的价值创造目标。

      知识吸收能力理论能够很好解释这个问题。

      该理论的基本认识是,吸收新知识可使组织变得更具创新性和灵活性,且相比不吸收新知识的组织有着更高的绩效水平。

      报告提出,一个毫无边界没有充足新手能力的数字转型文化(unbounded digital transformation culture without adequate absorptive capacity)可能会导致低于优化水平的决策。

      由于数字孪生体的概念比较容易望文生义,各国利益群体出于各种目的,都愿意给自己贴上(labeled)数字孪生体的标签,但他们实际做的事情还是过去那些事情,甚至没有任何改进或提升。

      这种情况在国内比较突出,笔者在数字孪生体联盟呼吁注意这样做的风险。

      当人们利用可得性启发带来的认知偏差,会加速数字孪生体的进一步泛化,导致低水平的数字化转型,不能达到知识吸收的目的,更不能帮助客户提升其数字化水平。

      报告强调,“虚拟化自身不是目的”(Virtualization itself is not a goal)。

      在笔者所著《数字孪生体》一书中,给出了数字孪生体概念的定义,认为它是物理世界和数字空间的交互体系,跟兰德公司对数字孪生体的分析评价有异曲同工之处。

      在报告最后,兰德公司综合评价了数字孪生体当前的问题,提议美国国防部应建立严谨的科学体系。

      这不正是工业4.0研究院提出的“数字孪生体科学”吗?!

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长

 

为什么认知影响了数字孪生体的发展?

      人们通常都有认知偏差(Cognitive Bias),与之相关的心理学和生理学研究成果汗流充栋,其中,认知流畅度(Fluency)理论在解释为什么人们会选择错误上颇有成效,笔者借此来解释为什么我国数字孪生体产业发展缓慢。

      认知流畅度是认知偏差中较为普遍的现象,简单的来讲,那就是人们听到的信息流畅性和频率有可能转化为直觉。

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体是建立了多种学科基础上的新科学体系,而且还处于不断发展演变中,难以用一两句话来描述。

      但是,一些行业人士发现了数字孪生体机会,传统仿真企业、大数据公司和物联网提供商,纷纷把自己包装为数字孪生体企业,开始为客户提供相关解决方案。

      由于这些企业拥有传统的解决方案基础,加上跟数字孪生体有一定关联,在阐述的时候具备了认知流畅度要求,而客户往往没有清晰的概念认知,或者采纳了一些院士和网红给出的解释,从而陷入了流畅性启发(Fluency Heuristic)陷阱。

      为了降低认知负担,人们往往认为处理速度快、更流畅、更顺利的事物更有价值。

      长期以来的摸着石头过河带来的经验强化了这种认识,客户对拥有“成熟“解决方案的提供商青睐有加,即便不具备逻辑的解决方案,在权威和有经验的人提出来之后,更容易获得客户的认可。

      另一方面,认知流畅度带来的认知偏差会受到信念偏差(Belief Bias)的叠加影响。

      所谓信念偏差,就是人们会根据自己对概念或知识的信任熟悉情况,选择更相信某种数字孪生体认识,这也是笔者在《数字孪生体》一书中提出仿真、连接和数据三大数字孪生体流派的原因。

      从我国当前发展情况来看,数字孪生体仿真派占据了主流,在过去几年承接了一些项目,这种流派对应的客户往往对智能制造、建模仿真等传统概念有信念,因此很容易产生信念偏差,缺乏对数字孪生体实际价值的深入挖掘。

      在智慧城市领域,数字孪生体主要呈现为数据派,大屏和可视化通常是标配,由此带来的认知流畅度让主管领导充分释放直觉,他们更容易说服自己相信这就是数字孪生体。

      数字孪生体连接派以电信企业和工业互联网领域的人群为主,他们设计了自己能够认知的数字孪生体系统,这让”自我证实预言”成为这个流派通常的结果。

      三种数字孪生体流派有明显的信念偏差,虽然在美国也存在类似的问题,但由于数字孪生体是DARPA和美国空军重点保护和推进的颠覆性技术,一批顶级科学家长期研究和探讨,避免了商业领域的过度包装带来的负面影响,因此美国推进数字孪生体的进程非常快。

      相比之下,中国在推进数字孪生体发展过程中的认知偏差非常严重,三大流派各自放任信念偏差的影响,进一步强化了各个流派画地为牢的状况。

      最终,不管是已经尝试了数字孪生体解决方案的客户,还是一直观望的潜在应用企业,都选择了同一个结论:数字孪生体没有多大用。

      40年前日本受制于美国的认知压制,导致其忽视数字制造的兴起趋势,现在,我国不少行业人士对数字孪生体的悲观和误解,似乎在重复日本当年的认知偏差。

      中国要发展新质生产力,或者推动第四次工业革命的实质性进展,应向科学要答案,这种科学不是人们通常重视的技术科学,而是中国人时常忽视的社会科学、心理科学和认知科学,它们的进步已经可以解释美国颠覆性创新成功秘诀,以及其他国家无法追赶的原因。

      总之,尊重科学才是唯一的选择。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长

 

第五届数字孪生体挑战赛获得圆满成功

      2023年12月底,根据报名并完成各阶段比赛任务的参赛团队最终呈现的结果,第五届数字孪生体挑战赛(DTC 2023)组委会遴选了最终的获奖团队,并授予参与X计划的权利。

      为了推进建模仿真工作,第五届数字孪生体挑战赛提供了数字模拟器和X无人作战两个赛道,多只来自高校和企业的专业团队报名参加了各阶段赛事,展现了不同寻常的学习能力,顺利进入最终的决赛。

第五届数字孪生体挑战赛

      参与第五届数字孪生体挑战赛的团队得到X创业基金的资助,同时还获得工业4.0研究院技术团队的指导,各参赛团队对两大赛道的任务体现了创新思路,得到了组委会专家的好评。

      在第五届数字孪生体挑战赛获奖的团队,除了得到丰厚的奖金,还可以根据协商加入工业4.0研究院的X计划,得到X创业基金的进一步资助,让有意愿深入开展研发的团队继续围绕真实的客户需求,提供具有颠覆性创新价值的解决方案。

      按照第五届数字孪生体挑战赛计划,对建模仿真拥有较好基础的参赛团队(不论是否获奖),可以参加AFSIM开源项目计划,重点解决战术数据链的建模仿真问题,所有参与团队均可以获得一定补助。

      对于后续的安排,将邀请参赛团队参加工业4.0研究院近期提出的“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)计划,部分获奖的参赛团队可以获得项目机会或特权奖励,参加国家部委或知名企业相关项目工作。

      工业4.0研究院将听取各方意见,继续改善数字孪生体挑战赛体系,举办好2024年度的第六届数字孪生体挑战赛。

 

工业4.0研究院2024年主题:数字孪生体内嵌

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体的发展进入了新的发展阶段,为此,工业4.0研究院根据产业生态状况,确定2024年主题为“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)。

      在DARPA、美国空军以及工业4.0研究院等多方机构努力下,数字孪生体的科学体系逐步形成,推动该技术将进入创新应用阶段。

      当前,数字孪生体行业发展出现分化,部分行业人士或企业过度消费该概念,导致客户对数字孪生体产生怀疑,迅速把该领域变成一个“传统”的行业。

数字孪生体内嵌

      工业4.0研究院秉承初心,在数字孪生体的科学、技术和工程整个链条上布局,经过多年的努力,已经成为数字孪生体体系中的关键角色,运行了全球第一个数字孪生体联盟,比美国同类型机构早了7个月。

      针对数字孪生体科学体系,工业4.0研究院开展了长期的研究,以2020年发行的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》为代表,迄今指导了数百家企业的数字孪生体应用探索。

      对于数字孪生体未来的发展,工业4.0研究院判断,在行业分化环境中,蕴含大量的产业应用机会,但过度营销的客户不太容易因概念而下定决心创新。

      为此,工业4.0研究院决定在未来3年左右的时间,采取“数字孪生体内嵌”(Digital Twin Inside)的策略,即不再突出数字孪生体的体系,而让数字孪生体融入到客户关心的解决方案中,驱动数字孪生体行业持续创新发展。

      工业4.0研究院院长胡权指出,在落实数字孪生体内嵌策略的过程中,应重视人工智能和数据科学两大通用目的技术的融合,瞄准工业和军事两大领域的颠覆性创新需求,打造几个典型的应用场景,推动数字孪生软件工程的成熟。

      正如个人电脑时代英特尔提出的Intel Inside,数字孪生体内嵌体现了技术创新生态的思路,有助于遏制恶性竞争,提升工业4.0研究院在行业中的地位。

      欢迎认同工业4.0研究院理念的行业企业或投资机构,共同分享“数字孪生体内嵌”绽放异彩的时代机遇。

 

《数字孪生体报告(2024)》发布了

      按照预定计划,由工业4.0研究院编写,达钯科技发展中心(DAPA)支持,数字孪生体联盟发布了《数字孪生体报告(2024)》(Digital Twin Report 2024),引起了国内外人士的关注。

      《数字孪生体报告(2024)》洞悉行业发展趋势,为数字孪生体联盟成员提供了一个了解行业全貌的机会。

      在刚刚发布的年度报告中,工业4.0研究院以“在分化中迈向‘数字孪生+’纵深应用”为题,重点分析了中美两个国家的情况,并指出,数字孪生国防应用处于领先,当前数字孪生软件体系正在形成中。

数字孪生体报告(2024)

      作为DARPA十多年前提出的概念,数字孪生体得到了美国国防部高度重视,并投入大量资金开展基础科学研究,近期确定了数字孪生体的科学体系,再次在该领域确定了基础研究的领先地位。

      不仅如此,以洛马公司、波音公司、通用电气、亚马逊以及特斯拉等公司为代表,美国正在推动数字孪生软件体系的建设,企图成为未来数字孪生体产业供应链的主导者。

      由于中国缺少数字孪生体基础研究,企业客户往往关心热门技术带来的实际效用,数字孪生体经过最近几年的热炒,成为了不少客户闻之色变的概念,不敢尝试或使用数字孪生体解决方案,宁愿用其他概念包装其应用。

      受到过度推销影响的行业众多,包括智慧城市、机械制造、电力电网、水利工程和航空航天等领域,这些行业既是数字孪生体应用的拥抱者,当前又成为对数字孪生体评价不高的行业,成为我国分化非常严重的代表。

      美国把数字孪生体列为改变世界的关键领域之一,并认为该技术对国防安全有重大作用,因此,它针对中国等设计了完善的应对策略,要求在基础研究、关键技术和应用示范等方面设置障碍,据最近几年的发展来看,它取得了预期的效果。

      虽然数字孪生体世界处于分化中,但是一些具有远见的企业在蛰伏中,期待在数字孪生体产业爆发的时候,能够成为其中的一部分。

      《数字孪生体报告(2024)》预测,在未来5年时间,数字孪生软件体系将基本建成,美国将主导该产业链,数字孪生体典型应用将逐步浮出水面。

      建议数字孪生体联盟成员做好准备,进入2024年的“数字孪生+”纵深应用浪潮中。