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工业元宇宙:模拟与现实的结合-波音的实践

2022-2-20 10:01| 发布者: 环球快车 732 3

摘要: 没有其他话题能像元宇宙那样在2021年掀起风暴。当我们都经历了生活在疫情大流行中的又一年时,一个崭新的、沉浸式的“现实”的想法吸引了许多人的兴趣和想象力。就像对于任何新概念一样,对元宇宙是什么--或即将是什 ...

工业元宇宙:模拟与现实的结合-波音的实践-5485

没有其他话题能像元宇宙那样在2021年掀起风暴。当我们都经历了生活在疫情大流行中的又一年时,一个崭新的、沉浸式的“现实”的想法吸引了许多人的兴趣和想象力。

就像对于任何新概念一样,对元宇宙是什么--或即将是什么--进行统一的定义是有帮助的。我喜欢我在Unity的同事、3D媒体和虚拟现实的早期先驱之一,Tony Parisi,在他关于元宇宙的优秀文章中的说法:"元宇宙是互联网的下一次进化——增强和升级,以持续提供3D内容、空间组织的信息和体验,以及实时同步通信。"
迄今为止,围绕着元宇宙的大部分关注都集中在人们可以见面的社交体验上,但我个人对 "工业元宇宙 "的潜力感到最为兴奋,其目标与社交互动无关;相反,它是在正式进入物理世界之前在虚拟世界中模拟一个体验。(注:正如Tony在他的文章中指出的那样,只有一个元宇宙,所以我用 "工业元宇宙 "来说明工业领域的公司如何从元宇宙中获益。)
工业元宇宙可以改变地球上每一个物理资产--建筑物、飞机、机器人、汽车等--的创造、建造和运营方式。
波音公司希望在元宇宙中建造其下一架飞机,它是拥抱这一转变的众多公司之一。在建筑设计、工程、建筑施工、汽车、运输、制造等行业中,将日益复杂、智能和互联的项目或产品推向市场,然后运营和维护它们,需要一种新的方法。
波音公司战略的一个关键部分是“建构和连接能够运行模拟的虚拟的喷气机及其生产系统的三维‘数字孪生体’副本”。数字孪生体做好准备,在工业元宇宙中发挥关键作用,为物理资产提供虚拟的、行为上准确的代表。当团队在采取实际行动之前使用数字孪生体来可视化和模拟复杂的操作时,他们可以更容易和更有成本效益地做出明智的决定。
在产品开发和运营过程中,更好的决策会给企业和他们的客户带来更好的结果。决策失误的代价很高:波音公司说,其70%以上的质量问题都与设计问题有关。随着不同学科和地域的团队聚集在一起创造复杂的产品,将这些工作流程迁移到虚拟环境中,将改善理解和协作。

模拟和现实的融合

工业元宇宙的力量在于,它是模拟和现实的结合点。在模拟中创建的数据通向了真实世界中的设计和实施。让我用波音公司的另一个例子来说明这个概念,该公司最近与笔者工作的Unity合作,开展了一个项目,探索飞机检测和维护的未来。
波音公司正在研究如何使用平板电脑和头显等增强现实(AR)设备,利用当前和历史上的维护数据来比较飞机的现在和过去的状态。他们开发了一种机器学习算法来帮助推动这种体验,但在收集数据以训练算法时遇到了现实的限制。尽管他们拍摄了数以千计的飞机照片来输入算法,但这一切并不奏效。
像波音公司这样的经验并不少见,这些挑战有助于引发以数据为中心的人工智能运动。随着算法的成熟和通用化,是训练数据--而不是代码--成为成功和失败之间的区别。
在这个例子中,波音公司与Unity的计算机视觉专家合作,建立了飞机的数字孪生体,并以极短的时间和极低的成本生成了超过10万张由机器创建并组织的图像。将这些合成数据集添加到真实世界的数据(即照片)中,使新训练的模型能够成功地将历史记录固定在飞机的三维AR模型上。这为机械师和工程师每天进行的更有效的飞机检测铺平了道路。

https://v.qq.com/x/page/g3320m96czj.html

波音公司关于用智能、沉浸式技术重新构想飞机维护的问答视频

更好的模拟使现实世界变得更好

合成数据只是在模拟中创建的数据带来现实世界的影响的一个例子。在各个行业中,在多代理深度强化学习和大规模模拟环境中正在发生突破性的工作。我们已经看到机器学习代理发展出协作性,有时甚至是超人的战略技能--这是对未来的暗示。
利用5G和物联网(IoT)数据将这些模拟和训练环境与现实世界结合起来,在虚拟和物理世界之间形成了一个良性的反馈循环。这反过来又为以人工智能为调速轮的系统创造了一整套的场景,从大局观测到假设研究。越来越精确的模拟导致现实世界的改进,从测试自主机器人到优化零售店的布局。

展望未来

虽然元宇宙的具体化尚需时日,但对于拥抱它的公司来说,它将是一个转型的媒介。有远见的企业已经通过投资关键的构件,如人工智能和机器学习、云和边缘计算、5G和连通性、物联网、扩展现实(虚拟、增强和混合现实)等,获得了先机。由于它植根于现实,工业元宇宙将提供巨大的机会,帮助企业以更可扩展、更可持续和更安全的方式更好地了解和改善物理世界。

丹尼-兰格Danny LangeUnity公司人工智能和机器学习的高级副总裁。


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