整合反映現實(shí)世界的高精度數字信息的平臺,旨在融合多樣化的虛擬世界,創(chuàng )造新服務(wù),塑造未來(lái)社會(huì )
日本電信電話(huà)株式會(huì )社(Nippon Telegraph and Telephone Corporation) (TOKYO: 9432)(總部:日本東京都千代田區;總裁兼首席執行官:Jun Sawada;以下簡(jiǎn)稱(chēng)“NTT”)建立“數字雙胞胎計算計劃”(Digital Twin Computing Initiative)作為數字化轉型創(chuàng )新平臺,以滿(mǎn)足即將來(lái)臨的時(shí)代對人類(lèi)社會(huì )和經(jīng)濟的快速、動(dòng)態(tài)轉型的需求及實(shí)現智慧社會(huì ) [1]。
日本電信電話(huà)株式會(huì )社(Nippon Telegraph and Telephone Corporation) (TOKYO: 9432)(總部:日本東京都千代田區;總裁兼首席執行官:Jun Sawada;以下簡(jiǎn)稱(chēng)“NTT”)建立“數字雙胞胎計算計劃”(Digital Twin Computing Initiative)作為數字化轉型創(chuàng )新平臺,以滿(mǎn)足即將來(lái)臨的時(shí)代對人類(lèi)社會(huì )和經(jīng)濟的快速、動(dòng)態(tài)轉型的需求及實(shí)現智慧社會(huì ) [1]。
數字雙胞胎計算旨在突破傳統信息通信技術(shù)(ICT)的極限,通過(guò)反映物、人和社會(huì )等的現實(shí)世界對象的高精度數字信息輕松構建多樣化的網(wǎng)絡(luò )空間,不僅可實(shí)現極其先進(jìn)且意義深遠的通信,而且實(shí)現大規模、高準確性未來(lái)預測和模擬。因此,該計劃也將力求助力解決全球各種社會(huì )問(wèn)題,幫助創(chuàng )造創(chuàng )新的新服務(wù),以及加快智慧社會(huì )建設。
數字雙胞胎計算計劃是NTT推廣的創(chuàng )新光學(xué)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(IOWN)計劃[2]的組成部分。
1. 概念化背景
NTT通過(guò)其無(wú)處不在的高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò )和安全可靠的信息系統,持續為實(shí)現現代數字社會(huì )做出貢獻。與此同時(shí),人類(lèi)從電話(huà)到電子郵件和社交媒體的數字化,以及事物從地圖到數字設備和自動(dòng)駕駛汽車(chē)的數字化均已大幅推進(jìn)。未來(lái),更先進(jìn)的數字社會(huì )將出現,并將現實(shí)世界的物、人和社會(huì )及其在網(wǎng)絡(luò )空間中的高精度數字信息對應物更加緊密地統一。
這些將構成高度數字化的下一代社會(huì ),在此社會(huì )中,人類(lèi)知識和情感表達將通過(guò)大規模、高準確性預測進(jìn)一步擴展,并以與現實(shí)世界無(wú)縫聯(lián)結的網(wǎng)絡(luò )空間的高精度數字信息為支撐。此外,與傳統、為人熟悉的通信(例如知識共享和人類(lèi)協(xié)作)相比,這些社會(huì )將能夠開(kāi)展更先進(jìn)、更具社會(huì )性的通信(例如建立共識和做出決策)。
為了能夠為這一未來(lái)社會(huì )鋪平道路,NTT建立了“數字雙胞胎計算計劃”,作為與未來(lái)合作伙伴共同承擔的新的信息通信計劃。
2. 關(guān)于數字雙胞胎計算(圖1)

“數字雙胞胎”主要在制造等領(lǐng)域一直受到關(guān)注。數字雙胞胎是準確表達機器零部件等事物的特征(例如形狀、條件和制造過(guò)程)的數字信息[3]。關(guān)于人的數字信息,例如從醫療器械獲得的圖像(例如核磁共振成像(MRI)或電腦斷層(CT)掃描),也可視為數字雙胞胎。
相比之下,我們提出的“數字雙計算(DTC) ”是一種計算范例,基于上述傳統的數字雙胞胎概念擴展而來(lái),能夠讓現實(shí)世界中的人和事物在不受網(wǎng)絡(luò )空間限制的情況下通過(guò)“數字雙胞胎操作”——交換、融合、復制和綜合多個(gè)數字雙胞胎的計算——進(jìn)行重建和交互。
雖然傳統的數字雙胞胎主要用于數字觀(guān)察或物理對象控制,但DTC旨在將這種數字化的范圍從事物擴展到人類(lèi),并加強網(wǎng)絡(luò )空間中人與物之間的通信。
3. 可利用數字雙胞胎計算實(shí)現的未來(lái)
DTC將針對下列描述的各種社會(huì )問(wèn)題和創(chuàng )新服務(wù)提供解決方案。
[地球和外太空層面的模擬]可構建在網(wǎng)絡(luò )空間中利用大規模數字雙胞胎來(lái)重現全球范圍內的自然條件(例如氣候和資源儲備)或社會(huì )變化(例如人口和GDP)的虛擬社會(huì ),以創(chuàng )建用于模擬和預測不久的將來(lái)的高準確性預測模型。這些模擬和預測可基于所獲得的全球資源平衡預測應用于可持續發(fā)展目標(SDG)等政策。此外,將現實(shí)世界的城市(例如東京和舊金山)的數字雙胞胎與外太空數字雙胞胎相結合,以產(chǎn)生大氣、水、食物和能源的平衡模擬,這同樣有助于空間發(fā)展。
[發(fā)現和解決城市問(wèn)題]城市及其市民的數字雙胞胎可用來(lái)匿名收集市民的經(jīng)歷、文化、價(jià)值觀(guān)、愿望和抱怨。這些數字雙胞胎可用于發(fā)現城市中通常被忽視的潛在問(wèn)題,例如危險的交叉路口和事故發(fā)生率高的區域,并找到針對群體進(jìn)行優(yōu)化的解決方案。此外,這些數字雙胞胎還可用于模擬與其他城市的協(xié)同效應,并產(chǎn)生具有相似性或相互補充和意想不到的組合的“姐妹城市”,從而為建設更富有的城市建立新的合作關(guān)系。
[疾病預測和控制]為了抑制傳染病疫情爆發(fā),可以通過(guò)將地理和交通信息等與映射活動(dòng)和關(guān)系模式的與人相關(guān)的數字雙胞胎來(lái)準確預測傳染病的傳播,從而在網(wǎng)絡(luò )空間中創(chuàng )建虛擬社會(huì ),也可通過(guò)控制交通運輸和人的流動(dòng),做出關(guān)于在校課堂結束或遠程學(xué)習的決策,以及支持自動(dòng)搜索和預約最適合的醫院,來(lái)實(shí)時(shí)主動(dòng)控制疫情爆發(fā)。
[多方面個(gè)人決策]通過(guò)將工作技能記錄到數字雙胞胎中,您可以讓數字雙胞胎執行日常任務(wù),例如安排或預訂會(huì )議室。此外,數字雙胞胎可以復制,這樣一來(lái),您可以在數字層面改變過(guò)去的自己、各種狀況或預先假定的知識,并參與現實(shí)世界的自我與您已改變的數字雙胞胎之間的對話(huà),以嘗試發(fā)現解決各種問(wèn)題的解決方案。此外,您的一些數字雙胞胎可以在網(wǎng)絡(luò )空間以超高速開(kāi)展辯論,以發(fā)現您可能無(wú)法看到的解決方案或觀(guān)點(diǎn)。
4. 推動(dòng)數字雙胞胎計算的平臺(圖2)


DTC平臺由以下四層組成:“網(wǎng)絡(luò )/物理交互層”,即用于收集生成數字雙胞胎所需的物理世界數據,以及從平臺上運行的應用程序向物理世界提交反饋的層;“數字雙胞胎層”,即利用從網(wǎng)絡(luò )/物理交互層接收的數據來(lái)生成和維護數字雙胞胎的層;“數字世界呈現層”,即提供框架以喚起使用存儲在數字雙胞胎層中的數字雙胞胎進(jìn)行的數字雙胞胎操作的層;以及“應用層”,即使用數字世界呈現層來(lái)輕松創(chuàng )建DTC應用程序的層。
作為這一成就的重要一面,必須充分尊重人的隱私和事物所有者的意愿,并且必須以一切必要的謹慎方式處理與其相關(guān)的信息。因此,該平臺必須配置安全機制以保護隱私。
5. 展望未來(lái)
數字雙胞胎計算計劃的成功將取決于廣泛的研究和科技領(lǐng)域的密切合作,例如社會(huì )科學(xué)、人文科學(xué)、自然科學(xué)和應用科學(xué)及跨學(xué)科領(lǐng)域。NTT Laboratories旨在通過(guò)與這些廣泛的研究和科技領(lǐng)域的未來(lái)專(zhuān)業(yè)人士及全球合作伙伴攜手合作,實(shí)現數字雙胞胎計算計劃。有關(guān)此計劃的詳情,請參閱http://www.ntt.co.jp/svlab/e/DTC/whitepaper.html上的白皮書(shū)。
[1] NTT集團中期管理戰略“您的得力合作伙伴2025”(Your Value Partner 2025)(日文)
[2] 創(chuàng )新光學(xué)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )(IOWN)
[3] Michael Grieves博士《數字雙胞胎:通過(guò)虛擬工廠(chǎng)復制實(shí)現卓越制造》(Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication),2015年