數(shù)字孿生總是令人興奮，因為其連接了物理世界和數(shù)字世界。未來，任何事物和人都可以擁有數(shù)字孿生。這將為技術(shù)進(jìn)步和社會效益創(chuàng)造一個全新的世界，但不要將所有的功勞都?xì)w功于數(shù)字孿生。如果沒有從傳感器收集的數(shù)據(jù)、從這些數(shù)據(jù)中得出的見解，以及將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡聊簧系耐ㄐ艆f(xié)議，這一切將不會完整或詳細(xì)。這就是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能(AI)發(fā)揮作用的地方。

數(shù)字孿生技術(shù)在過去幾年中發(fā)展迅速，自Gartner將其列為2017年十大技術(shù)趨勢之一以來，數(shù)字孿生技術(shù)越來越受歡迎。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和人工智能(AI)技術(shù)也在穩(wěn)步進(jìn)步，并擴(kuò)展了我們對可能性的想法。

本文將定義數(shù)字孿生、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，看看這三者如何在應(yīng)用用例中集成在一起。數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)和人工智能集成有無數(shù)的用例，這些用例可以適用于多個行業(yè)。其中一些行業(yè)包括醫(yī)療保健、制造業(yè)、房地產(chǎn)和零售業(yè)。

為了提供數(shù)字孿生如何與人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成的示例或用例，本文將深入探討這三種技術(shù)如何在智能商業(yè)建筑中相互協(xié)調(diào)使用。換言之，建筑管理者和開發(fā)商如何使用這些技術(shù)來控制電力系統(tǒng)、操作機(jī)械、主動規(guī)劃設(shè)備服務(wù)、預(yù)測設(shè)備故障以及控制建筑系統(tǒng)，如照明和暖通空調(diào)。

什么是數(shù)字孿生?

IBM的一位技術(shù)作家表示，數(shù)字孿生是“一種高度復(fù)雜的虛擬模型，是物理事物的精確對應(yīng)物(或?qū)\生)”。這意味著，其是物理對象的數(shù)字表示。例如，數(shù)字孿生可以是汽車的虛擬模型。值得注意的是，收集的有關(guān)物理對象的數(shù)據(jù)越多，物理對象(即數(shù)字孿生)的模擬就越詳細(xì)、全面且準(zhǔn)確。創(chuàng)建數(shù)字孿生所需的數(shù)據(jù)是通過傳感器實時收集的，這些傳感器可以測量物理空間或系統(tǒng)的許多不同方面，如占用率、使用情況、溫度等。

什么是人工智能(AI)?

人工智能(AI)是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，致力于使機(jī)器能夠執(zhí)行通常需要人類智能和分析技能的任務(wù)并做出決策。簡而言之，人工智能能夠?qū)C(jī)器轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軝C(jī)器，能夠分析收集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)提供可操作的見解。人工智能的一個實際例子就是，Netflix根據(jù)平臺上的觀看和搜索歷史記錄收集的數(shù)據(jù)來推薦接下來觀看的內(nèi)容。

人工智能有4種類型，分別是：

反應(yīng)性機(jī)器

內(nèi)存有限

心理理論

自我意識

這4種類型的人工智能本質(zhì)上是技術(shù)努力達(dá)到的不同水平。每向下一層都需要更復(fù)雜的技術(shù)，并提高機(jī)器智能與人類智能的相似性。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)有什么區(qū)別?

人工智能：簡單來說，人工智能是一種使機(jī)器能夠模擬人類行為的技術(shù)。

機(jī)器學(xué)習(xí)：人工智能的一個子集，使計算機(jī)能夠自動從過去的信息中學(xué)習(xí)，即使沒有被編程為考慮某些數(shù)據(jù)。這是一個重要的組件，可以使計算機(jī)將來更有可能通過圖靈測試，這本身就是一個令人著迷的概念。

圖靈測試：由Alan Turing設(shè)計的一項測試，其前提是裁判與人和計算機(jī)進(jìn)行交互，但無法區(qū)分是哪個，比如在線聊天或發(fā)短信，然后試圖識別兩者中哪一個是人類。如果裁判無法正確猜測超過50%的嘗試，那么計算機(jī)就通過了圖靈測試，可以被認(rèn)為是一個可以通過的人類模擬，因此是智能的。

什么是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)?

人工智能是一種允許機(jī)器模擬人類智能和思維能力的技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一種允許機(jī)器相互交流這些數(shù)據(jù)點和見解的技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)本身“指的是世界各地現(xiàn)在連接到互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)十億物理設(shè)備，所有設(shè)備都在收集和共享數(shù)據(jù)”。為了將“啞”對象納入物聯(lián)網(wǎng)，有必要首先將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軐ο?。這是通過收集數(shù)據(jù)的傳感器和分析這些數(shù)據(jù)的人工智能來完成的。然后，為了將這個智能對象引入物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，可以將其連接到互聯(lián)網(wǎng)，使其能夠與其他智能設(shè)備進(jìn)行通信。這意味著，隨著越來越多的物理對象收集數(shù)據(jù)并連接到互聯(lián)網(wǎng)，會出現(xiàn)越來越多的安全問題。網(wǎng)絡(luò)安全專家Bruce Schneier曾這樣表示：“隨著一切都變成了計算機(jī)，算機(jī)安全就變成了一切安全”。一個實際的例子來自《國家法律評論》的一位作家，其寫道，其“智能”燈泡在凌晨3:30自動打開，其擔(dān)心自己的智能家居系統(tǒng)被黑客入侵。事實證明，這只是一位家庭成員在調(diào)整智能中心上的燈光設(shè)置。但這仍然是一個很好的提醒，確保自己擁有盡可能到位的安全協(xié)議，并選擇一個難以猜測的密碼。

數(shù)字孿生、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)如何集成在一起?

通過對數(shù)字孿生、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的基本了解，就很容易理解這三者如何集成，將一個對象轉(zhuǎn)化為一個智能對象。

本文將提供這三種技術(shù)如何在建筑物平面圖的用例中集成的基本概述。在此用例中，使用這些技術(shù)的好處是使建筑運營者的工作更加輕松。商業(yè)建筑包括許多不同的“啞”系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以轉(zhuǎn)換為“智能”系統(tǒng)。一旦這些系統(tǒng)中的大部分變得“智能”，整個建筑就可以被認(rèn)為是智能建筑。這些啞系統(tǒng)的例子包括照明和暖通空調(diào)。

將智能技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)建筑的照明系統(tǒng)中

以下是將“啞”照明系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥斯ぶ悄?、物?lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生技術(shù)的智能照明系統(tǒng)的操作：

第1步：將傳感器連接到照明系統(tǒng)

這些傳感器可以是有線的或無線的，每種選擇都有優(yōu)點和缺點。例如，無線傳感器本質(zhì)上降低了布線成本，因為其不需要電線，而是可以通過無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。許多簡單的無線傳感器的電池壽命可以達(dá)到大約10年。

第2步：傳感器收集有關(guān)照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，如亮度和色溫

安裝的傳感器根據(jù)傳感器類型收集不同的數(shù)據(jù)點。例如，只需在建筑物的房間中安裝室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量(IEQ)傳感器，即可測量與房間空氣質(zhì)量相關(guān)的各種數(shù)據(jù)點，包括室溫和二氧化碳水平，以及燈光的色溫和亮度等照明信息。該數(shù)據(jù)可用于自動優(yōu)化光輸出。例如，可以實施日光采集，以根據(jù)自然光的可用性減少人造光的使用。

第3步：基于數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字孿生

可構(gòu)建一個幾乎任何物理設(shè)備的數(shù)字表示，即數(shù)字孿生。例如，即使是創(chuàng)建建筑物的虛擬平面圖，也將構(gòu)成數(shù)字孿生的創(chuàng)建。然而，隨著數(shù)字孿生收集更多有關(guān)實際物理對象的數(shù)據(jù)，其變得更加全面。

傳感器可以實時收集這些數(shù)據(jù)。

假設(shè)想要為商業(yè)建筑的照明系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)字孿生。首先，創(chuàng)建建筑物的虛擬平面圖，甚至只是建筑物一層的平面圖;然后，將啟用傳感器通過互聯(lián)網(wǎng)連接與該虛擬平面圖進(jìn)行通信。一旦設(shè)置完成，就需要在平面圖中表示有關(guān)照明系統(tǒng)的信息。例如，可以在虛擬平面圖上放置代表每個照明裝置的圖標(biāo)，其可根據(jù)燈光的狀態(tài)實時改變顏色。因此，如果燈亮，圖標(biāo)可能是綠色的，如果燈滅，圖標(biāo)可能是灰色的。

第4步：人工智能技術(shù)分析收集到的數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些分析提出可操作的見解

如前所述，人工智能是涉及機(jī)器學(xué)習(xí)和思維的技術(shù)。其可能看起來像一個現(xiàn)代概念，但其最初是在1950年Alan Turing提出“機(jī)器會思考嗎?”這個問題時構(gòu)想出來的。然而，直到1956年，John McCarthy才創(chuàng)造了“人工智能”一詞。

SaS表示，“人工智能的工作原理是將大量數(shù)據(jù)與快速迭代處理和智能算法相結(jié)合，使軟件能夠自動從數(shù)據(jù)中的模式或特征中學(xué)習(xí)。”該技術(shù)與傳感器融合結(jié)合使用，根據(jù)傳感器收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生可操作的見解。

如果不確定什么是傳感器融合，沒關(guān)系!傳感器融合是一種用于組合來自多個傳感器的信息的方法。通過考慮從多個傳感器收集的信息，這使得傳感器數(shù)據(jù)不僅僅是各個部分的總和。換言之，傳感器融合結(jié)合了傳感器數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生智能的、數(shù)據(jù)包容性的見解。

為了繼續(xù)在商業(yè)建筑中的照明系統(tǒng)的用例，需要實施人工智能技術(shù)和算法來分析傳感器數(shù)據(jù)。然后，這些見解可以以圖表的形式顯示在智能儀表板上，例如應(yīng)用程序。

第5步：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將一切集成在一起

出于本文的目的，將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生軟件如何協(xié)同工作分解為多個步驟，但現(xiàn)實并非如此線性。當(dāng)涉及到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成整個系統(tǒng)時，尤其如此。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的目的本質(zhì)上是允許智能對象通過互聯(lián)網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)相互傳送數(shù)據(jù)或信息。

換言之，傳感器的工作是收集數(shù)據(jù)，人工智能的工作是分析數(shù)據(jù)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的目的是將這些數(shù)據(jù)點和見解傳輸給其他智能對象。

為了將其與在商業(yè)建筑中的照明系統(tǒng)的用例聯(lián)系起來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將允許通過無線集線器控制照明，例如通過交互式數(shù)字孿生的應(yīng)用。例如，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以使用手機(jī)控制燈光的功率輸出、亮度或色溫，或者自動在一天中的最佳時間打開或關(guān)閉燈光，基于自然光的可用性。

總結(jié)

總之，這些技術(shù)的用例和好處僅受想象力的限制。幾乎任何物理對象，甚至包括藥丸，都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字孿生或智能對象。需記住，數(shù)字孿生本身并不智能，是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使其能夠分析物體的數(shù)據(jù)，并將這些信息傳輸?shù)街悄茉O(shè)備。一旦擁有這些能力，數(shù)字孿生就會將物理對象轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄軐ο螅褂脩艨梢酝ㄟ^技術(shù)與物理對象進(jìn)行交互，并實時修改其參數(shù)。例如，遠(yuǎn)程調(diào)整或自動化建筑物中的照明，這三種技術(shù)將共同努力使其成為可能。