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數位分身模擬城市 可預測設施損壞時限與規劃緊急應變

使用數位分身(digital twin)的技術,模擬工廠設備與機器運作,以便提早發現問題,已經開始運用到工廠作業中,不過這套技術除了工廠之外,更大型的城市基礎設施也可加以應用。日本電機廠東芝(Toshiba)就將數位分身技術,用於大型基礎設施的監控,試圖優化既有的城市建設與防災對策,甚至可將全世界虛擬化。

東芝於電腦上模擬行駛中汽車以重量影響橋體的影片

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東芝以數位分身技術,模擬東神戶大橋的車型震動與風速。東芝

數位分身指的是將真實物件透過軟體、物聯網(IoT)感測器等擷取其參數,形成數位化的模擬物件,可在虛擬環境下進行操作,在建造階段可以用於除錯修改以降低成本,已完成的物品則可用於預測出錯機率或朽壞日期。

此概念最早在2002年由美國密西根大學Michael Grieves教授提出,調查公司Gartner在2017、2018年提出的全球十大最重要技術,都把數位分身列入。2014年,新加坡開始將全國國土以數位分身技術,打造虛擬新加坡。2018年,國際間的製造業者嘗試擬定數位分身的國際標準。

日本最先從企業出發開始數位分身的應用。日經新聞(Nikkei)報導,東芝在2018年,與阪神高速公路公司合作,將神戶市的東神戶大橋以數位分身技術於虛擬世界再現,在實際的設施裝上測速器與風速器等感測裝置,可精細模擬車輛震動與風吹的搖晃程度。

在多種條件設定互相配合下,包括多年風吹日曬的道路受損程度,可用AI進行模擬實驗,以便在道路真正出現問題前提早察覺,便於管理維護。這項技術東芝預計2025年以後可真正投入應用,且預估可廣泛用於更多問題的解決,例如模擬城市在面臨地震、海嘯、恐攻時如何避難或推估地球暖化的影響等情況。

AI應用於實際問題時需要累積大量資料,消費性的用戶資料,日本業者無法與美國的Google、Facebook、Amazon等相比,但是以日廠擅長的製造與建設等特定領域內,可收集到更加優質的資料,因此在製造業與基礎設施的數位分身技術,有機會比上述科技大廠更加實用。

另外,日本國土交通省於2019年5月,制定涵蓋全日本的數位分身計畫,將配合3D地形資料,於2021年3月底前完成日本全部國土的3D地圖。將來可加上國土相關資料與民間經濟活動的資料,形成可模擬各種情況的資訊基礎平台。

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