孿生的解釋

[twin]

一胎雙生。亦用以 比喻 相同或十分相似者 詳細(xì)解釋 一胎雙生。亦用以比喻相同或十分相似者。 《方言》 第三：“ 陳 楚 之間 ，凡人b乳而雙產(chǎn)，謂之孳； 秦 晉 之間謂之I子；自 關(guān) 而東， 趙 魏 之間，謂之孿生。” 清 和邦額 《夜譚隨錄?孿生》 ：“ 同州 有兄弟孿生者，年各二十，貌皆 姣好 ，聲音笑言，雖 家人 往往識(shí)。” 清 龔自珍 《己亥雜詩(shī)》 之三二：“ 何郎 才調(diào)本孿生，不據(jù)文家為弟兄， 嗜好 畢同星命異，大郎尤貴二郎清。” 冰心 《寄小讀者》 九：“她 指點(diǎn) 給我看：那邊是織女，那個(gè)是 牽牛 ，還有 仙女 星，獵戶星，孿生的兄弟星。”

詞語(yǔ)分解

孿的解釋 孿 （孿） á 雙生，一胎兩個(gè)：孿生子。孿兄弟。 部首 ：子； 生的解釋 生 ē 一切可以發(fā)育的物體在 一定 條件下具有了最初的體積和重量，并能發(fā)展長(zhǎng)大： 誕生 。滋生。生長(zhǎng)。 造出：生產(chǎn)。 活的，有 活力 的：生存。 生命 。生物。生機(jī)。 出生入死 。舍生取義。 有生命的 東西 的簡(jiǎn)稱： 眾生 。

數(shù)字孿生作為普適的理論技術(shù)體系，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)需要在數(shù)字空間中根據(jù)現(xiàn)實(shí)各項(xiàng)數(shù)據(jù)與參數(shù)建立模型，通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)同步，既可以幫助航空公司實(shí)現(xiàn)航空器監(jiān)控、維護(hù)與保障，還可以提高機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率。接下來(lái)，讓我們?cè)谥袊?guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院研發(fā)中心副主任楊杰的帶領(lǐng)下揭開(kāi)這項(xiàng)技術(shù)的神秘面紗。

技術(shù)有前景

數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行 歷史 等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過(guò)程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過(guò)程。通俗地說(shuō)，數(shù)字孿生就是在一個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)采集各項(xiàng)數(shù)據(jù)，創(chuàng)造一個(gè)數(shù)字版的孿生體。

“目前民航業(yè)內(nèi)的數(shù)字孿生系統(tǒng)應(yīng)用大多基于三維地理信息，還停留在靜態(tài)數(shù)字孿生階段，數(shù)據(jù)更新頻率低，主要功能是信息集成和數(shù)據(jù)可視化。”楊杰介紹道，“下一步將做到動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生，以這項(xiàng)技術(shù)為載體，集成機(jī)場(chǎng)與航空器的數(shù)據(jù)，在將接入的數(shù)據(jù)可視化展示后，通過(guò)孿生體反向控制實(shí)體世界，達(dá)到流程控制的目的。未來(lái)，還可能結(jié)合5G、人工智能、泛在感知等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。”

在數(shù)字孿生技術(shù)中，一個(gè)系統(tǒng)存在于現(xiàn)實(shí)的物理世界，一個(gè)系統(tǒng)存在于虛擬的計(jì)算機(jī)世界。在理想狀態(tài)下，本體與孿生體可以建立全面的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系。二者并不是完全獨(dú)立的，映射關(guān)系也具備一定實(shí)時(shí)性、雙向性，根據(jù)孿生體反饋的信息，對(duì)本體采取進(jìn)一步的行動(dòng)并實(shí)施干預(yù)。以飛機(jī)維修為例，首先在數(shù)字空間中建立真實(shí)飛機(jī)的模型，通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)其與飛機(jī)真實(shí)狀態(tài)完全同步，每次飛行后根據(jù)結(jié)構(gòu)情況和過(guò)往載荷，及時(shí)分析評(píng)估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

“飛機(jī)維修只是數(shù)字孿生的一個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)點(diǎn)相連就會(huì)形成面。目前國(guó)內(nèi)很多機(jī)場(chǎng)都上線了全景視頻系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)能夠在塔臺(tái)或運(yùn)行指揮中心看到機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的實(shí)時(shí)情況。但在雨、雪、霧霾等惡劣天氣下，部分?jǐn)z像頭受到遮蔽，可能對(duì)關(guān)鍵動(dòng)態(tài)目標(biāo)監(jiān)控產(chǎn)生影響。在應(yīng)用數(shù)字孿生系統(tǒng)后，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，可反映目標(biāo)的運(yùn)行情況，為工作人員提供更準(zhǔn)確的信息，從而提升運(yùn)行保障能力。未來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，點(diǎn)點(diǎn)相連成面，面面相連成體，傳統(tǒng)的金字塔式結(jié)構(gòu)將不復(fù)存在，萬(wàn)物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)，感知無(wú)處不在，數(shù)字孿生技術(shù)將有更大的發(fā)揮空間。”楊杰說(shuō)。

目前，多數(shù)機(jī)場(chǎng)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)仍然依靠終端平臺(tái)作出決策。例如，當(dāng)車輛侵入跑道時(shí)，塔臺(tái)工作人員需要分別指揮航空器和車輛，以達(dá)到避讓目的。未來(lái)，傳感器將部署在航空器和車輛上，兩個(gè)不同類型的終端都?jí)颢@取彼此的數(shù)據(jù)。一旦存在跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)邊緣計(jì)算，數(shù)字孿生系統(tǒng)將直接通知車輛駕駛員避讓并提供撤離路線，響應(yīng)速度快，安全系數(shù)高，毫秒級(jí)的告警響應(yīng)時(shí)間將消除延時(shí)帶來(lái)的安全隱患。

研發(fā)有基礎(chǔ)

今年初，民航局印發(fā)了《智慧民航建設(shè)路線圖》，將智慧民航總體設(shè)計(jì)分解為五大主要任務(wù)、四個(gè)核心抓手、三類產(chǎn)業(yè)協(xié)同、十項(xiàng)支撐要素與48個(gè)場(chǎng)景視點(diǎn)。智慧民航建設(shè)需要數(shù)字孿生技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，而數(shù)字孿生技術(shù)能夠以全流程便捷出行、基于四維航跡的精細(xì)運(yùn)行、機(jī)場(chǎng)全域協(xié)同運(yùn)行、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的行業(yè)監(jiān)管等場(chǎng)景試點(diǎn)為切入點(diǎn)，助力產(chǎn)業(yè)協(xié)同，在智慧民航建設(shè)中大顯身手。

高樓大廈并非憑空而起，技術(shù)的研究與發(fā)展同理。自2013年起，航科院開(kāi)始建立ADS-B地面站，ADS-B所收集的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用大有裨益。除此之外，廣州白云機(jī)場(chǎng)、深圳寶安機(jī)場(chǎng)等使用的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面飛行區(qū)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)航、川航等應(yīng)用的全球航班追蹤監(jiān)控系統(tǒng)，不僅為航空器追蹤監(jiān)控與車輛追蹤監(jiān)控積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，也為數(shù)字孿生技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5G時(shí)代的來(lái)臨讓數(shù)字孿生技術(shù)如魚(yú)得水。萬(wàn)物互聯(lián)讓數(shù)據(jù)傳輸速度變得越來(lái)越快，傳感器和攝像頭隨處可見(jiàn)，能捕獲的信息細(xì)節(jié)也越來(lái)越多，以三維地理信息為藍(lán)本的傳統(tǒng)機(jī)場(chǎng)運(yùn)控系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足時(shí)代的需求。據(jù)了解，航科院此次的數(shù)據(jù)孿生技術(shù)開(kāi)發(fā)以 游戲 引擎為載體，將相關(guān)數(shù)據(jù)接入后，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)集成和可視化，還可以讓系統(tǒng)運(yùn)行更加順暢，孿生世界與真實(shí)世界的關(guān)鍵信息在感官體驗(yàn)層面上做到了同步與一致。

目前，數(shù)字孿生技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用還停留在信息集成和數(shù)據(jù)可視化階段，但已經(jīng)為機(jī)場(chǎng)和航空器運(yùn)行帶來(lái)不小的影響。動(dòng)態(tài)的數(shù)字孿生技術(shù)將觸及民航業(yè)的所有流程，為各個(gè)流程提效賦能。

基于數(shù)字孿生，機(jī)場(chǎng)、人員、航空器、車輛等數(shù)據(jù)可以生成實(shí)時(shí)孿生畫(huà)面，讓人員培訓(xùn)更加便捷。車輛駕駛員不再需要拿著教材走進(jìn)教室學(xué)習(xí)機(jī)場(chǎng)駕駛規(guī)則，而是在系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行場(chǎng)景中習(xí)得；無(wú)人駕駛將更加智能，設(shè)備和車輛將首先經(jīng)過(guò)數(shù)字孿生系統(tǒng)的測(cè)試，之后才正式量產(chǎn)應(yīng)用，從而最大限度地降低成本……

數(shù)據(jù)是關(guān)鍵

“數(shù)據(jù)采集得越全，可以實(shí)時(shí)分析的數(shù)據(jù)越多，就越接近真實(shí)情況”。一方面，ADS-B等技術(shù)所收集的數(shù)據(jù)與數(shù)字孿生技術(shù)相輔相成，但每項(xiàng)技術(shù)都有使用傾向，采集數(shù)據(jù)存在局限性。ADS-B傳輸?shù)臄?shù)據(jù)僅限于航空器位置、高度、航向、速度、爬升率等，該技術(shù)的設(shè)計(jì)初衷更偏向于空中管制使用，而油量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、飛行管理計(jì)算機(jī)輸出信息等數(shù)據(jù)則無(wú)法從中獲得，數(shù)據(jù)需要多接口接入。另一方面，真實(shí)世界的數(shù)據(jù)采集還未實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，攝像頭與傳感器隨著時(shí)代的發(fā)展不斷增加，接入設(shè)施設(shè)備的數(shù)量也將慢慢增加。此外，對(duì)人位置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集涉及隱私等多方面問(wèn)題，需要更加謹(jǐn)慎地對(duì)待。

“空間數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵指標(biāo)是精度和采集頻率。在GPS系統(tǒng)和正在逐步投入使用的北斗衛(wèi)星系統(tǒng)中，位置精度和定位精度都可以達(dá)到分米級(jí)甚至厘米級(jí)，能夠滿足機(jī)場(chǎng)在運(yùn)行中的大部分需求。”楊杰介紹道，“但技術(shù)發(fā)展的主要桎梏在于位置的回傳頻率。雖然現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到20赫茲的標(biāo)準(zhǔn)，也就是每秒回傳20次數(shù)據(jù)信息，但是很多機(jī)場(chǎng)還停留在每秒一次、幾秒一次的回傳狀態(tài)。”

傳統(tǒng)雷達(dá)監(jiān)控與數(shù)據(jù)站監(jiān)視等方式數(shù)據(jù)回傳頻率差異較大，短則4秒一次，長(zhǎng)則15分鐘一次，無(wú)法做到真實(shí)世界的實(shí)時(shí)反映。在加裝ADS-B后，數(shù)據(jù)回傳最快可以達(dá)到1秒兩次，但與20赫茲的技術(shù)能力仍相去甚遠(yuǎn)。

“20赫茲在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)基本沒(méi)有應(yīng)用，能達(dá)到5赫茲的都少之又少。回傳頻率越高，消耗的網(wǎng)絡(luò)帶寬越大，后臺(tái)處理器的處理壓力也就越大。從這個(gè)角度來(lái)看，想要數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)揮更大作用首先要解決這些問(wèn)題。”楊杰解釋道。

只有處理好數(shù)據(jù)采集、回傳頻率、精度、處理等問(wèn)題，數(shù)字孿生技術(shù)才會(huì)真正為智慧機(jī)場(chǎng)建設(shè)添磚加瓦，而不是一個(gè)提供數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)的“花瓶”。這類信息化技術(shù)與傳統(tǒng)基建有機(jī)融合，將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信等作為核心手段，推動(dòng)我國(guó)機(jī)場(chǎng)高質(zhì)量發(fā)展、跨越式進(jìn)階。