中國(guó)數(shù)字化虛擬人體視頻,數(shù)字虛擬人體技術(shù)

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2、什么是“數(shù)字化雙胞胎”？

   “數(shù)字化雙胞胎”是指以數(shù)字化方式拷貝一個(gè)物理對(duì)象，模擬對(duì)象在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的行為，對(duì)產(chǎn)品、制造過(guò)程乃至整個(gè)工廠進(jìn)行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率。

比如醫(yī)藥企業(yè)需在實(shí)驗(yàn)室過(guò)程中擁有正確的路徑并準(zhǔn)確高效地建設(shè)工廠。葛蘭素史克請(qǐng)西門子為疫苗研發(fā)及生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化雙胞胎”，并做測(cè)試及準(zhǔn)備文件，以便能讓某種疫苗規(guī)?；a(chǎn)。通過(guò)“數(shù)字化雙胞胎”建成新工廠之后，企業(yè)的質(zhì)量控制開支減少%，它的返工和報(bào)廢減少%，推動(dòng)了制藥行業(yè)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。

在中國(guó)，西門子陸續(xù)與航天科工、河鋼集團(tuán)、寶武集團(tuán)、金宇生物、凱賽生物、云南白藥、九牧等企業(yè)達(dá)成合作，為其數(shù)字化升級(jí)提供咨詢或解決方案，進(jìn)而從數(shù)字化轉(zhuǎn)型中獲益。其中，西門子為航天科工造的貴州智能制造車間項(xiàng)目，以及與寶鋼工業(yè)技術(shù)合作建設(shè)的虛擬遠(yuǎn)程運(yùn)維平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目均被列為“年中德智能制造示范試點(diǎn)項(xiàng)目”。

數(shù)字化雙胞胎是一種擬人化的說(shuō)法?！皵?shù)字化雙胞胎”分指現(xiàn)實(shí)世界以及利用數(shù)字化技術(shù)營(yíng)造的與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)稱的數(shù)字化鏡像。

如果以家用電腦為例，Word文檔和印出來(lái)的文稿就是一對(duì)雙胞胎。以導(dǎo)航軟件為例，城市中的實(shí)體道路和軟件中的虛擬道路也是一對(duì)“數(shù)字化雙胞胎”；人們?cè)趯?dǎo)航軟件中模擬交通場(chǎng)景，做出最佳出行決策，就是”數(shù)字化雙胞胎”技術(shù)在日常生活中的一種應(yīng)用。

這是一篇報(bào)道里西門子（中國(guó)）數(shù)字化工廠集團(tuán)數(shù)字化企業(yè)技術(shù)中心總監(jiān)戴霽明給出的解讀。

數(shù)字化雙胞胎是指以數(shù)字化方式拷貝一個(gè)物理對(duì)象、流程、人、地方、系統(tǒng)和設(shè)備等。數(shù)字化的表示提供了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在其整個(gè)生命周期中如何運(yùn)作的素和動(dòng)態(tài)。數(shù)字雙胞胎將人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和軟件分析與空間網(wǎng)絡(luò)圖相集成以創(chuàng)建活生生的數(shù)字仿真模型，這些模型隨著其物理對(duì)應(yīng)物的變化而更新和變化。

數(shù)字化雙胞胎技術(shù)最早由美國(guó)國(guó)防部提出，用于航空航天飛行器的健康維護(hù)與保障。首先在數(shù)字空間建立真實(shí)飛行器的模型，并通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)與飛行器真實(shí)狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)現(xiàn)有情況和過(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。

可以預(yù)見，數(shù)字化雙胞胎技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、智能制造等多個(gè)領(lǐng)域會(huì)有廣泛的應(yīng)用前景。

另外能夠進(jìn)一步的是數(shù)字仿真鏡像和物理世界可以聯(lián)動(dòng)起來(lái)，數(shù)字世界可以進(jìn)行預(yù)測(cè)試錯(cuò)等方式提前判斷得到結(jié)果，自動(dòng)反饋到物理世界/真實(shí)世界從而自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)或者運(yùn)營(yíng)方式。

廣泛的來(lái)講，數(shù)字化雙胞胎技術(shù)會(huì)成為在IoT時(shí)代的一個(gè)利劍。

數(shù)字皮膚雙胞胎

研究人員已開發(fā)出一種數(shù)字皮膚雙胞胎，這個(gè)項(xiàng)目由諾華研究基金會(huì)和材料科學(xué)與技術(shù)能力中心資助。其目標(biāo)是通過(guò)智能纖維和薄膜控制經(jīng)皮給藥，如止痛藥和胰島素，同時(shí)以傳感器監(jiān)測(cè)患者的生命體征。

基于這些數(shù)據(jù)，數(shù)字雙胞胎可以預(yù)測(cè)個(gè)體劑量并監(jiān)測(cè)治療成果。根據(jù)同樣的原理，下一步，二重身可能被用來(lái)檢查傷口的愈合過(guò)程?？紤]到這一點(diǎn)，研究人員已設(shè)計(jì)出一種集成傳感器的智能繃帶。

研究團(tuán)隊(duì)正致力于融合兩個(gè)創(chuàng)新研究領(lǐng)域來(lái)開發(fā)數(shù)字雙胞胎：使用透皮繃帶進(jìn)行經(jīng)皮非侵入性藥物管理，以及使用實(shí)時(shí)模型控制和預(yù)測(cè)治療過(guò)程。皮膚作為最大的器，為特定大小的藥物分子進(jìn)入人體提供了一個(gè)作用面積大的、理想的通道。

然而，傳統(tǒng)治療所用的膏藥劑量實(shí)際上難以控制的，因?yàn)榧词垢嗨幵缇捅唤业?，一些活性物質(zhì)仍可以從皮膚層釋放進(jìn)入體內(nèi)。目前的系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量患者血液中的藥物濃度來(lái)提供反饋，但只能確定藥物的劑量是過(guò)高還是過(guò)低，仍無(wú)法做到對(duì)藥物實(shí)際需劑量的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

相比之下，一個(gè)由附著在皮膚上的非侵入式傳感系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)的數(shù)字雙胞胎，能實(shí)現(xiàn)藥物活性的精準(zhǔn)和個(gè)性化劑量。數(shù)字二重身的計(jì)算機(jī)模型也將患者的皮膚特征納入考量范圍。畢竟，活性物質(zhì)的吸收，會(huì)因膏藥所貼部位的不同或所貼對(duì)象的不同而呈現(xiàn)差異。比如給曬得黝黑的運(yùn)動(dòng)員貼、給皮膚蒼白的老太太貼，或者給皮膚柔軟的新生兒貼，藥物的吸收都是不一樣的。

這個(gè)由智能膏藥和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型組成的新系統(tǒng)，是向一個(gè)充滿前景的全新領(lǐng)域邁出的關(guān)鍵一步。經(jīng)皮藥物管理的個(gè)性化數(shù)字雙胞胎，讓我們離人類化身更近了一步。

接下來(lái)，研究人員將為經(jīng)皮治療化身編寫一個(gè)復(fù)雜的多物理場(chǎng)仿真皮膚模型（Multiphysical Skin Model），該模型由皮膚上的傳感器提供數(shù)據(jù)。人體的生物物理雙胞胎，將用于輔助傳感器開發(fā)。

基于覆蓋人體模型的傳感器提供的信息，可測(cè)算真實(shí)患者的生理值和反應(yīng)，比如皮膚溫度或排汗率的變化。Empa已建立了人體模型和一個(gè)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)模型系統(tǒng)來(lái)模擬人類的生理反應(yīng)。該系統(tǒng)將被用于建立由大量的變量控制的、更為復(fù)雜的數(shù)字雙胞胎。

“虛擬雙胞胎不僅必須對(duì)變化做出快速反應(yīng)，還要能安全、個(gè)性化地預(yù)測(cè)藥物劑量?！毖芯空哒f(shuō)。