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。” 清 龔自珍 《己亥雜詩》 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 給我看：那邊是織女，那個是 牽牛 ，還有 仙女 星，獵戶星，孿生的兄弟星。”

詞語分解

孿的解釋 孿 （孿） á 雙生，一胎兩個：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)展長大： 誕生 。滋生。生長。 造出：生產(chǎn)。 活的，有 活力 的：生存。 生命 。生物。生機。 出生入死 。舍生取義。 有生命的 東西 的簡稱： 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、產(chǎn)品制造、醫(yī)學(xué)分析、工程建設(shè)等領(lǐng)域應(yīng)用。這項技術(shù)需要在數(shù)字空間中根據(jù)現(xiàn)實各項數(shù)據(jù)與參數(shù)建立模型，通過傳感器實現(xiàn)狀態(tài)同步，既可以幫助航空公司實現(xiàn)航空器監(jiān)控、維護與保障，還可以提高機場運行效率。接下來，讓我們在中國民航科學(xué)技術(shù)研究院研發(fā)中心副主任楊杰的帶領(lǐng)下揭開這項技術(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、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。通俗地說，數(shù)字孿生就是在一個設(shè)備或系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過采集各項數(shù)據(jù)，創(chuàng)造一個數(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，“下一步將做到動態(tài)數(shù)字孿生，以這項技術(shù)為載體，集成機場與航空器的數(shù)據(jù)，在將接入的數(shù)據(jù)可視化展示后，通過孿生體反向控制實體世界，達到流程控制的目的。未來，還可能結(jié)合5G、人工智能、泛在感知等技術(shù)，實現(xiàn)精準(zhǔn)控制。”

在數(shù)字孿生技術(shù)中，一個系統(tǒng)存在于現(xiàn)實的物理世界，一個系統(tǒng)存在于虛擬的計算機世界。在理想狀態(tài)下，本體與孿生體可以建立全面的實時或準(zhǔn)實時聯(lián)系。二者并不是完全獨立的，映射關(guān)系也具備一定實時性、雙向性，根據(jù)孿生體反饋的信息，對本體采取進一步的行動并實施干預(yù)。以飛機維修為例，首先在數(shù)字空間中建立真實飛機的模型，通過傳感器實現(xiàn)其與飛機真實狀態(tài)完全同步，每次飛行后根據(jù)結(jié)構(gòu)情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

“飛機維修只是數(shù)字孿生的一個點，點點相連就會形成面。目前國內(nèi)很多機場都上線了全景視頻系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)能夠在塔臺或運行指揮中心看到機場場面的實時情況。但在雨、雪、霧霾等惡劣天氣下，部分?jǐn)z像頭受到遮蔽，可能對關(guān)鍵動態(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，通過傳感器實時采集數(shù)據(jù)，可反映目標(biāo)的運行情況，為工作人員提供更準(zhǔn)確的信息，從而提升運行保障能力。未來，隨著技術(shù)的發(fā)展，點點相連成面，面面相連成體，傳統(tǒng)的金字塔式結(jié)構(gòu)將不復(fù)存在，萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實，感知無處不在，數(shù)字孿生技術(shù)將有更大的發(fā)揮空間。”楊杰說。

目前，多數(shù)機場在執(zhí)行任務(wù)時仍然依靠終端平臺作出決策。例如，當(dāng)車輛侵入跑道時，塔臺工作人員需要分別指揮航空器和車輛，以達到避讓目的。未來，傳感器將部署在航空器和車輛上，兩個不同類型的終端都夠獲取彼此的數(shù)據(jù)。一旦存在跑道侵入風(fēng)險，通過邊緣計算，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，毫秒級的告警響應(yīng)時間將消除延時帶來的安全隱患。

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)計分解為五大主要任務(wù)、四個核心抓手、三類產(chǎn)業(yè)協(xié)同、十項支撐要素與48個場景視點。智慧民航建設(shè)需要數(shù)字孿生技術(shù)的開發(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)運行、機場全域協(xié)同運行、數(shù)據(jù)驅(qū)動的行業(yè)監(jiān)管等場景試點為切入點，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，航科院開始建立ADS-B地面站，ADS-B所收集的數(shù)據(jù)對數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用大有裨益。除此之外，廣州白云機場、深圳寶安機場等使用的機場場面飛行區(qū)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，國航、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，也為數(shù)字孿生技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)。

5G時代的來臨讓數(shù)字孿生技術(shù)如魚得水。萬物互聯(lián)讓數(shù)據(jù)傳輸速度變得越來越快，傳感器和攝像頭隨處可見，能捕獲的信息細(xì)節(jié)也越來越多，以三維地理信息為藍本的傳統(tǒng)機場運控系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足時代的需求。據(jù)了解，航科院此次的數(shù)據(jù)孿生技術(shù)開發(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)運行更加順暢，孿生世界與真實世界的關(guān)鍵信息在感官體驗層面上做到了同步與一致。

目前，數(shù)字孿生技術(shù)的開發(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)為機場和航空器運行帶來不小的影響。動態(tài)的數(shù)字孿生技術(shù)將觸及民航業(yè)的所有流程，為各個流程提效賦能。

基于數(shù)字孿生，機場、人員、航空器、車輛等數(shù)據(jù)可以生成實時孿生畫面，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教室學(xué)習(xí)機場駕駛規(guī)則，而是在系統(tǒng)實時運行場景中習(xí)得；無人駕駛將更加智能，設(shè)備和車輛將首先經(jīng)過數(shù)字孿生系統(tǒng)的測試，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，可以實時分析的數(shù)據(jù)越多，就越接近真實情況”。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)計初衷更偏向于空中管制使用，而油量、發(fā)動機參數(shù)、飛行管理計算機輸出信息等數(shù)據(jù)則無法從中獲得，數(shù)據(jù)需要多接口接入。另一方面，真實世界的數(shù)據(jù)采集還未實現(xiàn)全面覆蓋，攝像頭與傳感器隨著時代的發(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，對人位置數(shù)據(jù)的實時采集涉及隱私等多方面問題，需要更加謹(jǐn)慎地對待。

“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到分米級甚至厘米級，能夠滿足機場在運行中的大部分需求。”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，但是很多機場還停留在每秒一次、幾秒一次的回傳狀態(tài)。”

傳統(tǒng)雷達監(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，長則15分鐘一次，無法做到真實世界的實時反映。在加裝ADS-B后，數(shù)據(jù)回傳最快可以達到1秒兩次，但與20赫茲的技術(shù)能力仍相去甚遠。

“20赫茲在國內(nèi)機場基本沒有應(yīng)用，能達到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，后臺處理器的處理壓力也就越大。從這個角度來看，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、處理等問題，數(shù)字孿生技術(shù)才會真正為智慧機場建設(shè)添磚加瓦，而不是一個提供數(shù)據(jù)可視化平臺的“花瓶”。這類信息化技術(shù)與傳統(tǒng)基建有機融合，將云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信等作為核心手段，推動我國機場高質(zhì)量發(fā)展、跨越式進階。