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走進一家汽車裝配廠。看到工人將螺母逐漸減少到螺栓上。聽到氣動工具的嗡嗡聲。觀看原始的車身沿著生產線滑行，機器人卷起零件。

現在，在線啟動其 3D 數字孿生。看到動畫數字人類在完全相同但數字版本的植物中工作。拖放機器人來移動重型材料，并運行模擬以進行優化，獲取實時工廠車間數據以進行改進。這是一個數字孿生。

數字孿生是現實世界物理資產或系統的虛擬表示 - 物理和材料的真實模擬，并不斷更新。

數字孿生不僅適用于無生命的物體和人。它們可以是計算機網絡架構的虛擬表示，用作網絡攻擊模擬的沙箱。他們可以復制履行中心流程，在實時環境中激活某些機器人功能之前測試人機交互。應用范圍與想象一樣廣泛。

數字孿生正在撼動企業的運營。根據Grand View Research的數據，到86年，全球數字孿生平臺市場預計將達到2028億美元。其報告引用 COVID-19 作為在特定行業采用數字孿生的催化劑。

物聯網正在加速數字孿生。

物聯網正在幫助互聯的機器和設備與其數字孿生共享數據，反之亦然。這是因為數字孿生始終處于開啟狀態，并且是它們所代表的真實物聯網連接物理事物或過程的最新計算機模擬版本。

數字孿生是虛擬表示，可以捕獲結構的物理特性以及內部和外部不斷變化的條件，由邊緣計算驅動的無數連接傳感器測量。他們還可以在虛擬化中運行模擬，以測試問題并通過服務更新尋求改進。

機器人開發和自動駕駛汽車只是數字孿生中用于模仿物理設備和環境的越來越多的例子中的幾個。

“非常簡單的自動駕駛汽車是在開放世界中運行的機器人，努力避免與任何東西接觸，”NVIDIA全宇宙和模擬技術副總裁Rev Lebaredian說。“最終，我們將擁有復雜的自主機器人，在廚房等環境中與人類一起工作 - 操縱刀具和其他危險工具。我們需要他們將要運營的世界的數字孿生，這樣我們就可以在虛擬世界中安全地教他們，然后再將他們的智能轉移到現實世界中。

共享的虛擬 3D 世界將人們聚集在一起，在數字孿生上進行協作。

交互式3D虛擬宇宙在游戲中很明顯。Fortnite等在線社交游戲和用戶生成的Roblox虛擬世界提供了互動潛力的一瞥。

VR中的視頻電話會議，參與者作為自己的化身存在于共享的虛擬會議室中，是實現企業可能性的一步。

如今，存在在此環境中的共享虛擬協作平臺中開發這些共享虛擬世界中的每一個的工具。

在 GTC 上，NVIDIA 推出了 Omniverse Replicator，以幫助開發數字孿生。它是一個合成數據生成引擎，可生成用于訓練深度神經網絡的物理模擬數據。

除此之外，該公司還為生成合成數據的應用程序推出了兩種引擎實現：NVIDIA DRIVE Sim，一個用于托管自動駕駛汽車數字孿生的虛擬世界，以及NVIDIA Isaac Sim，一個用于操縱機器人數字孿生的虛擬世界。

使用這些數據開發的自動駕駛汽車和機器人可以在一系列虛擬環境中掌握技能，然后再將其應用于現實世界。

基于皮克斯的通用場景描述和 NVIDIA RTX 技術，NVIDIA Omniverse 是世界上第一個可擴展的多 GPU 物理精確世界模擬平臺。

Omniverse為用戶提供了連接到多個軟件生態系統的能力，包括Epic Games Unreal Engine，Reallusion，OnShape，Blender和Adobe，可以幫助數百萬用戶。

參考開發平臺是模塊化的，可以輕松擴展。NVIDIA 的團隊已經利用該平臺來構建核心模擬應用程式，例如前面提到的 NVIDIA Isaac Sim 手術和合成數據生成，以及 NVIDIA DRIVE Sim。

DRIVE Sim 能夠在虛擬環境中重現真實世界的駕駛場景，以便測試和開發罕見和危險的用例。此外，由于模擬器對任何場景中的地面真相都有完美的理解，因此來自模擬器的數據可用于訓練自動駕駛汽車感知中使用的深度神經網絡。

正如寶馬集團未來的工廠所示，Omniverse的模塊化和開放性使其能夠利用其他幾個NVIDIA平臺，例如用于機器人的NVIDIA Isaac平臺，用于智能視頻分析的NVIDIA Metropolis以及NVIDIA Aerial 軟件開發套件，該套件將GPU加速，軟件定義的5G無線接入網絡帶到環境中，以及供用戶和公司繼續使用的第三方軟件。他們自己的工具。

在構建數字孿生并部署其功能時，需要收集 AI 資源。

NVIDIA 基本命令平臺使企業能夠部署大規模的 AI 基礎設施。它優化了用戶和團隊的資源，并且可以監控從早期開發到生產的工作流程。

Base Command 的開發是為了通過 AI 資源幫助支持 NVIDIA 的內部研究團隊。它有助于管理可用的 GPU 資源，選擇可用的數據庫、工作區和容器映像。

它管理 AI 開發的生命周期，包括工作負載管理和資源共享，提供圖形用戶界面和命令行界面，以及集成的監控和報告儀表板。它將最新的 NVIDIA 更新直接傳送到您的 AI 工作流程中。

可以將其視為 AI 的計算引擎。

NVIDIA 艦隊司令部提供遠程 AI 管理。

將 AI 從數字孿生體實施到現實世界需要一個部署平臺來處理對數千甚至數百萬臺邊緣機器和設備的更新。

NVIDIA 艦隊司令部是一項基于云的服務，可從 NVIDIA NGC GPU 加速軟件中心訪問，以跨邊緣連接的系統和設備安全地部署、管理和擴展 AI 應用程序。

艦隊司令部使履行中心、制造設施、零售商和許多其他機構能夠遠程實施人工智能更新。

數字孿生實現了事物的自主性。它們可用于自主控制物理對應物。

例如，一家電動汽車制造商可能會使用轎車的數字孿生來運行軟件更新模擬。當模擬顯示汽車性能的改進或解決問題時，這些軟件更新可以通過空中發送到物理車輛。

西門子能源正在創建數字孿生，以支持發電廠的預測性維護。據該公司稱，這種規模的數字孿生有望減少停機時間，并幫助公用事業提供商每年節省約1億美元。

Passive Logic是一家位于鹽湖城的初創公司，它提供了一個人工智能平臺來設計和自主操作建筑物的物聯網組件。它的AI引擎了解建筑組件如何協同工作，直至物理，并可以運行建筑系統的模擬。

該平臺可以接收多個數據點并做出控制決策，以自主優化操作。它將此最佳控制路徑與實際傳感器數據進行比較，應用機器學習并學習隨時間推移操作建筑物的改進。

火車也走上了通往自動駕駛的快車道，并且正在開發數字孿生來幫助實現這一目標。它們被用于自動制動和碰撞檢測系統等功能的模擬，這些功能由在 NVIDIA GPU 上運行的 AI 實現。

根據許多人的說法，美國宇航局是第一個引入數字孿生概念的人。雖然顯然沒有以物聯網的方式連接，但NASA早期的孿生概念及其使用與今天的數字孿生有許多相似之處。

美國宇航局早在 1960 年代就開始了數字孿生的想法。航天局在阿波羅13號登月任務中展示了其巨大潛力。美國宇航局已經在阿波羅13號航天器上設置了系統模擬器，可以通過電信從外太空的真實飛船獲得更新。這使得NASA工程師能夠在出發前在宇航員和工程師之間進行情況模擬，并且在1970年的任務中出現問題時派上用場。

地面工程師能夠與太空中的宇航員進行故障排除，參考地球上的模型并將任務從災難中拯救出來。

智慧城市如雨后春筍般涌現。使用攝像機、邊緣計算和人工智能，城市能夠了解從停車到交通流量再到犯罪模式的一切。城市規劃者可以研究數據，以幫助制定和改進城市設計。

智慧城市的數字孿生可以更好地規劃建設，并不斷改進市政當局。智慧城市正在構建自身的3D復制品來運行模擬。這些數字孿生有助于優化交通流量、停車、街道照明和許多其他方面，使城市生活更美好，這些改進可以在現實世界中實施。

達索系統幫助世界各地建立了數字孿生模型。在香港，該公司展示了步行性研究的示例，使用城市的3D模擬進行可視化。

NVIDIA Metropolis 是一個應用程序框架、一套開發人員工具和一個由專業合作伙伴組成的大型生態系統，通過支持 AI 的視覺，幫助開發人員和服務提供商更好地檢測物理空間并構建更智能的基礎設施和空間。該平臺涵蓋人工智能訓練到推理，促進邊緣到云的部署，并包括Fleet Command等企業管理工具，以更好地管理邊緣節點隊列。

數字孿生甚至被用于氣候建模。

英偉達首席執行官黃仁勛（Jensen Huang）透露了建造世界上最強大的人工智能超級計算機的計劃，該超級計算機專門用于預測氣候變化。

該系統被命名為Earth-2或E-2，將在Omniverse中創建地球的數字孿生。

另外，歐盟已經啟動了Destination Earth，旨在建立地球的數字模擬。該計劃旨在幫助科學家準確繪制氣候發展和極端天氣的地圖。

為了支持歐盟到2050年實現氣候中和的任務，數字孿生工作將以一公里的規模進行，并基于來自氣候、大氣和氣象傳感器的不斷更新的觀測數據。它還計劃考慮人類活動對環境影響的測量。

根據發表在《自然計算科學》上的一篇論文，預計目的地地球數字孿生項目將需要具有 20，000 個 GPU 的系統才能全面運行。模擬見解使科學家能夠開發和測試場景。這有助于為政策決定和可持續發展規劃提供信息。

這項工作有助于評估干旱風險，監測海平面上升和跟蹤極地地區的變化。它還可用于規劃食品和水問題，以及風電場和太陽能發電廠等可再生能源。目標是到2023年使主要的數字建模平臺投入運營，到2027年實現數字孿生。

網絡是數字孿生減少數據中心停機時間的一個領域。

隨著時間的推移，網絡變得越來越復雜。網絡的規模、節點的數量和組件之間的互操作性增加了其復雜性，影響了預生產和暫存操作。

網絡數字孿生通過在仿真中預先測試路由、安全性、自動化和監控來加快初始部署。它們還增強了持續運營，包括在仿真中驗證網絡更改請求，從而減少維護時間。

通過使用 API 和自動化，網絡操作也已演變為更高級的功能。流式遙測（想想設備和機器的物聯網連接傳感器）允許在網絡上不斷收集數據和分析，以便了解問題和問題。

NVIDIA Air 基礎設施模擬平臺使網絡工程師能夠托管數據中心網絡的數字孿生。

電信設備和服務提供商愛立信正在將數十年的無線網絡模擬專業知識與 NVIDIA Omniverse Enterprise 相結合。

這家全球性公司正在構建城市規模的數字孿生模型，以幫助準確模擬5G微蜂窩和塔與其環境之間的相互作用，以最大限度地提高性能和覆蓋范圍。

寶馬集團在全球擁有31家工廠，正在與NVIDIA合作開發數字孿生。這家德國汽車制造商依靠 NVIDIA Omniverse Enterprise 來運行工廠模擬以優化其運營。

其工廠為每輛車提供100多種選擇，以及40多種寶馬車型，提供2，100種新車的可能配置。寶馬工廠生產的車輛中約有99%是定制配置，這給保持裝配線上的材料庫存帶來了挑戰。

為了幫助維持其工廠的物料流，寶馬集團還利用 NVIDIA Isaac 機器人平臺部署了一組用于物流的機器人，以改善其生產環境中的材料分配。這些人工輔助機器人在預生產中與數字人類一起放入模擬場景中，使公司能夠在投入生產之前在數字孿生的工廠車間安全地測試機器人應用程序。

虛擬仿真還使公司能夠優化裝配線以及工人的人體工程學和安全性。來自不同地區的規劃專家可以通過 NVIDIA Omniverse 進行虛擬連接，它允許全球 3D 設計團隊在共享虛擬空間中的多個軟件套件中同時協同工作。

NVIDIA Omniverse Enterprise 正在為許多不同的工業應用啟用數字孿生。

建筑設計團隊面臨著對高效協作、更快的渲染迭代以及對精確模擬和照片級真實感的期望的不斷增長的需求。

當團隊分散在世界各地時，這些需求可能會變得更具挑戰性。

在 Omniverse 中創建數字孿生，供建筑師、工程師和施工團隊共同評估設計，可以加快開發速度，幫助合同按時運行。

Omniverse 上的團隊可以虛擬地聚集在一個單一的交互式平臺中——即使同時在不同的軟件應用程序中工作——也可以像在同一個房間里一樣快速開發建筑模型，并以完全的物理準確性和保真度進行模擬。

訂單履行物流是一個由移動部件組成的龐大行業。履行中心現在由機器人協助，幫助工人避免受傷并提高效率。這是一個充滿由人工智能和邊緣計算驅動的攝像頭的環境，以幫助快速挑選、拉動和包裝產品。這就是一日送達我們家門口的方式。

數字孿生的使用意味著其中大部分可以在虛擬環境中創建，并且可以運行模擬以消除瓶頸和其他問題。

Kinetic Vision 正在通過數字化和人工智能，通過數字孿生重塑智能履行和配送中心。成功實施智能商店和履行中心網絡需要強大的信息、數據和運營技術，以實現創新的邊緣計算和實時產品識別等人工智能解決方案。這推動了更快、更敏捷的產品檢查和訂單履行。

西門子能源依靠 NVIDIA Omniverse 平臺創建數字孿生，以支持發電廠的預測性維護。

使用在 NVIDIA A100 Tensor Core GPU 上運行的 NVIDIA Modulus 軟件框架，西門子能源可以模擬熱、水和其他條件隨時間推移對金屬的腐蝕作用，以微調維護需求。

石油公司在尋求開發新油藏或重新評估生產階段油田時面臨巨大風險，而財務和環境負面影響最小。鉆探可能花費數億美元。在找到碳氫化合物后，這些能源公司需要快速找出最有利可圖的新建或持續生產策略

用于油藏模擬的數字孿生可以節省數百萬美元并避免環境問題。使用技術軟件應用程序，這些公司可以模擬水和碳氫化合物如何在井中在地動。這使他們能夠評估超級計算機上的潛在問題情況和虛擬制片策略。

在事先評估了風險后，在數字孿生中，這些勘探公司在承諾新項目時可以將損失降至最低。生產中的真實版本也可以根據其數字分身的分析進行優化，以獲得更好的輸出。

數字孿生可以使機場改善客戶體驗。例如，攝像機可以監控運輸安全管理局（TSA），并應用人工智能來尋找在高峰時段分析瓶頸的方法。這些問題可以在數字模型中解決，然后投入生產以減少錯過的航班。可以評估行李處理視頻，以改進數字環境中的方式，以確保行李準時到達。

飛機周轉也可以受益。許多供應商為抵達的飛機提供服務，以使它們掉頭并返回跑道上起飛。視頻可以幫助航空公司跟蹤這些供應商，以確保及時周轉。數字孿生還可以分析服務協調，以便在更改之前優化工作流程。

然后，航空公司可以要求其供應商負責快速提供服務。餐飲服務商、清潔商、加油、垃圾和廢物清除以及其他服務提供商都與航空公司簽訂了所謂的服務水平協議，以幫助保持飛機準時運行。所有這些活動都可以在數字世界中的模擬中運行，然后應用于生產中的調度以獲得實際結果，以幫助減少出發延誤。

NVIDIA Metropolis 有助于處理來自邊緣的大量視頻，以便機場和其他行業可以實時分析運營并從分析中獲得見解。

數字孿生模擬已經醞釀了半個世紀。但是，在這種更身臨其境的體驗的高保真時代，過去十年在GPU，AI和軟件平臺的進步正在加速其采用。

虛擬現實和增強現實的日益普及將加速這項工作。

根據分析公司IDC的數據，VR頭顯的全球銷量預計將從7年的約2021萬臺增加到28年的2025多萬臺。

對于虛擬環境來說，這是更多耳機連接、內容消耗的眼球。

其中的所有人都將能夠訪問 NVIDIA Omniverse 平臺進行人工智能、人機交互以及無限模擬，推動數字孿生的瘋狂進步。

“多年來，人們一直在談論虛擬世界和數字孿生。我們正處于向現實過渡的開端，就像人工智能變得可行并創造了各種可能性一樣，“NVIDIA的Lebaredian說。

原文鏈接：什么是數字孿生？ (mvrlink.com)