Digital twins（數(shù)字孿生技術(shù)）最初被用于更好地理解計算機芯片、工廠車間或像噴氣發(fā)動機這樣的復(fù)雜機器的工作原理。然而，當與人工智能結(jié)合時，它們?yōu)榻M織帶來了指數(shù)級的強大力量。
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20世紀90年代初，Karen Panetta（凱倫·帕內(nèi)塔）在Digital Equipment Corporation擔任工程師時，共同發(fā)明了首個CPU數(shù)字孿生模型 。
她說：“制造計算機芯片時，里面有數(shù)十億個晶體管。你不可能用探針和電線逐個檢查。要是我們能有一個數(shù)字孿生模型，在不同條件下人為地讓它出現(xiàn)故障，并借此找出制造缺陷，那不是很好嗎？”
Panetta（帕內(nèi)塔）如今是Tufts University（塔夫茨大學）工程學院負責研究生教育的院長，她在計算機視覺領(lǐng)域的開創(chuàng)性工作也使她成為人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新者。如今，數(shù)字孿生和人工智能正以一種相互放大彼此潛力的方式結(jié)合在一起，為企業(yè)創(chuàng)造了前所未有的新機遇。例如，數(shù)字孿生現(xiàn)在正與人工智能一起用于模擬疾病和人體器官、監(jiān)測大型基礎(chǔ)設(shè)施項目、分析IT基礎(chǔ)設(shè)施等等。
“網(wǎng)絡(luò)安全將是第一個大力應(yīng)用這項技術(shù)的市場，”她說。公司創(chuàng)建系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型，并用它們收集傳入的數(shù)據(jù)。“現(xiàn)在你可以接入不同的工具或供應(yīng)商，測試人們可能的入侵方式?！?/span>
數(shù)字孿生與人工智能相結(jié)合具有巨大潛力，而且如今在企業(yè)中已經(jīng)存在許多實際用例。數(shù)字孿生的部分價值在于，它是一個從多個系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)并以合理方式整合數(shù)據(jù)的平臺。但Gartner（高德納）分析師Alfonso Velosa（阿方索·維洛薩）表示，現(xiàn)實情況是數(shù)據(jù)仍然分散。“盡管大家都說我們對客戶或患者有統(tǒng)一的視圖，但數(shù)據(jù)仍來自專有的孤立系統(tǒng)，”他說，“而這正是數(shù)字孿生擅長解決的問題之一?！?/span>
他還說，數(shù)字孿生還融入了領(lǐng)域知識，并與特定的業(yè)務(wù)需求相契合。將數(shù)字孿生與人工智能相結(jié)合，引領(lǐng)我們邁向這項技術(shù)的下一個發(fā)展階段。
“在Gartner，我們現(xiàn)在將其稱為智能模擬?！盫elosa（維洛薩）補充道，“我們預(yù)計它將成為前12大顛覆性因素之一?！?/span>
今年4月，Gartner預(yù)測，到2032年，智能模擬將為超過25%的戰(zhàn)略業(yè)務(wù)決策提供支持，到2027年，首家企業(yè)將能夠通過使用模擬孿生功能量化節(jié)省10億美元的運營成本。
此外，根據(jù)Hexagon去年年底對600多位高管的調(diào)查，從汽車、建筑、工程到建筑施工、石油和天然氣以及城市規(guī)劃等領(lǐng)域，80%的領(lǐng)導(dǎo)者表示，人工智能讓他們對數(shù)字孿生更感興趣。
一、人工智能如何為數(shù)字孿生“超級賦能”
McKinsey（麥肯錫）表示，數(shù)字孿生模型的設(shè)計和構(gòu)建可能很困難，但LLMs（大型語言模型）可以幫助編寫相關(guān)代碼，從而加快開發(fā)過程。生成式人工智能模型還可以在保留關(guān)鍵信息的同時壓縮數(shù)據(jù)，使數(shù)字孿生能夠更好地管理所需的大量數(shù)據(jù)。此外，它們可用于為數(shù)字孿生生成模擬場景，或作為數(shù)字孿生的自然語言界面，讓人們使用起來更加便捷。
Hexagon還指出，除了其他事項外，59%的領(lǐng)導(dǎo)者表示人工智能用于處理前端數(shù)據(jù)，56%用于增強用戶界面，27%用于輔助決策。
以數(shù)字孿生的用戶界面為例。盡管數(shù)字孿生比原始數(shù)據(jù)輸入更直觀，但這并不意味著任何人都能立即了解實際情況。
“生成式人工智能可用于審視整個模擬過程，并將其轉(zhuǎn)化為人類易懂的摘要，”Carnegie Mellon University（卡內(nèi)基梅隆大學）教授Ari Lightman（阿里·萊特曼）說，“它可以告訴我可能忽略的信息，并以我能理解的方式進行總結(jié)。”
人工智能還能讓用戶通過自然語言與之交互。最近一個電信網(wǎng)絡(luò)的案例顯示，數(shù)字孿生模擬網(wǎng)絡(luò)中斷，以查看流量如何重新路由，并使用LLMs作為界面，使高管更方便地使用數(shù)字孿生。
“以前是數(shù)據(jù)科學家構(gòu)建模擬模型，”PwC（普華永道）新興技術(shù)負責人Scott Likens（斯科特·利肯斯）說，“現(xiàn)在可以有一個輕量級界面，將人類語言轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需的控制指令。而且由于模擬模型內(nèi)置了推理能力并能進行規(guī)劃，它們可以自行重寫模擬過程，提供更多的變化形式?！?/span>
俄勒岡州尤金市的4J學區(qū)是使用人工智能驅(qū)動數(shù)字孿生技術(shù)的組織之一。該學區(qū)的高級網(wǎng)絡(luò)工程師Ben Shapiro（本·夏皮羅）負責為16000多名學生和50000多臺設(shè)備提供技術(shù)支持。有了數(shù)字孿生技術(shù)，即使是初級技術(shù)人員也能輕松了解網(wǎng)絡(luò)的運行狀況。該學區(qū)采用了Juniper Networks（瞻博網(wǎng)絡(luò)公司）的Marvis Minis網(wǎng)絡(luò)數(shù)字孿生系統(tǒng)，并結(jié)合了Mist AI技術(shù)。而且，平臺中的生成式人工智能聊天機器人讓操作變得更加便捷。“Marvis改變了技術(shù)支持的模式，使其更加普及，”他說，“我的目標是讓一線的初級技術(shù)支持人員能夠自行判斷問題，而不必事事向我匯報?！?/span>
不過，Marvis Minis目前還不支持運行模擬程序，但未來可能會實現(xiàn)這一功能。“利用Mist收集的數(shù)據(jù)和遙測信息，確保網(wǎng)絡(luò)能夠適應(yīng)未來的需求，這將非常棒，”他說，“不再僅憑猜測，而是有數(shù)據(jù)支持，并能夠向管理層量化呈現(xiàn)相關(guān)情況，這會是一件好事?！彼硎?，目前他只能依靠自己的直覺。
二、人工智能驅(qū)動的人類數(shù)字孿生
高智能生成式人工智能模型的出現(xiàn)，為數(shù)字孿生開辟了前所未有的新應(yīng)用場景。例如，長期以來，公司一直使用機器學習技術(shù)對客戶進行細分，并預(yù)測不同類型客戶的需求。有了生成式人工智能，公司可以為單個客戶創(chuàng)建逼真的數(shù)字化身。
“現(xiàn)在，營銷或產(chǎn)品團隊可以與這個數(shù)字孿生體進行交流，詢問‘你會買這套新書系列或這個游輪套餐嗎？’”Gartner的Velosa（維洛薩）說，“或者，‘在這些六個選項中，你更喜歡哪一個？’他們實際上是在與數(shù)字化身對話?！?/span>
為什么只停留在創(chuàng)建單個化身呢？數(shù)字孿生技術(shù)還可用于模擬整個焦點小組。數(shù)字咨詢公司Publicis Sapient（陽獅睿思）負責數(shù)據(jù)戰(zhàn)略與人工智能的董事總經(jīng)理Simon James（西蒙·詹姆斯）表示，這有點類似于在模擬陪審團面前試驗一種策略。例如，如果一家公司正在測試潛在的廣告方案，它可以讓來自不同人口統(tǒng)計群體的具有代表性的客戶數(shù)字孿生體組成一個虛擬焦點小組來評估這些廣告。以陽獅睿思為例，公司可能會收到潛在客戶的信息咨詢請求。
James（詹姆斯）說：“我可能會組建一個由不同CIO組成的小組，其中一個可能非常注重成本，另一位則對技術(shù)細節(jié)有深入了解。讓他們閱讀你的文檔并提出問題?！?/span>
他表示，現(xiàn)在就衡量公司是否因這一過程贏得了更多業(yè)務(wù)還為時尚早。
他說：“我們在尋求一切優(yōu)勢。我認為這能讓你了解一些不同的觀點，如果你是在孤立的環(huán)境中工作或團隊規(guī)模較小，可能就無法獲得這些觀點。有時候，獲取外部觀點是很有幫助的?！?/span>
卡內(nèi)基梅隆大學的Lightman（萊特曼）表示，人工智能還可以用于模擬單個員工，例如工廠中的工人。
他說：“在制造業(yè)中，你可以對人類活動進行建模和分析，比如有維修工人和操作人員。”然而，這種特殊應(yīng)用也存在風險。例如，員工有什么補救措施嗎？Lightman（萊特曼）問道。他們可以拒絕被模擬嗎？也許他們不希望自己的活動被建模。
他說：“在將某些行為數(shù)字化的過程中，人們可能會有所顧慮。我認為企業(yè)必須更加透明地說明收集數(shù)據(jù)的原因以及如何使用這些數(shù)據(jù)?！?/span>
三、工作流程或整個公司的數(shù)字孿生
為了將人工智能融入業(yè)務(wù)工作流程，企業(yè)必須深入了解這些工作流程的實際情況。
“我們并不了解企業(yè)的實際運營方式，”ABBYY公司負責流程人工智能的產(chǎn)品營銷經(jīng)理Jon Knisley（喬恩·克尼斯利）說，“在這方面，我認為流程數(shù)字孿生將具有巨大價值?！?/span>
人工智能很快就能幫助企業(yè)弄清楚員工在公司里實際的工作內(nèi)容，這在過去一直是個難題。流程挖掘本應(yīng)起到輔助作用，但實際的業(yè)務(wù)流程往往不一致、缺乏文檔記錄，甚至存在錯誤。
Knisley（克尼斯利）說：“我們的大部分工作圍繞流程數(shù)字孿生展開——分析日志數(shù)據(jù)和用戶活動數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為對正在進行的工作的一種呈現(xiàn)形式。我們有豐富的安全、營銷和財務(wù)數(shù)據(jù)，但一直缺乏高質(zhì)量的流程數(shù)據(jù)。”他表示，缺乏流程數(shù)據(jù)是阻礙公司真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的最后一個重大障礙，“這是關(guān)鍵所在?！?/span>
有了人工智能，公司可以運用智能來處理這項任務(wù)，還能將交易數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)與其他信息來源相結(jié)合。陽獅睿思的James（詹姆斯）表示，例如，由于資源和限制條件不同，公司內(nèi)的一個團隊處理特定任務(wù)的方式可能與其他團隊有所不同。再比如，在某個流程中，個體參與者可能有一定的自主決策權(quán)。
他說，數(shù)字孿生通常用于模擬供應(yīng)鏈或配送中心。他說：“人工智能帶來的改變是，它不再是一個基于規(guī)則的系統(tǒng)，你可以給予供應(yīng)鏈中的參與者一定的自主決策權(quán)，讓他們采取不同的行動。你可以將感知和思考節(jié)點放入你的系統(tǒng)?！崩?，大學城的一位商店經(jīng)理可能會發(fā)現(xiàn)，周六上午有40%的客流量。他說：“所以我不想出現(xiàn)缺貨的情況?！边@樣一來，整個系統(tǒng)就能變得更加智能。
James（詹姆斯）說：“采用人工智能驅(qū)動的方法，你可以讓框架自行找出最佳策略。一段時間以來，這一直是深度學習網(wǎng)絡(luò)逐漸顯現(xiàn)的特性。你不用明確教它如何下棋，但它能自行找出贏得比賽的最佳策略。”
四、人工智能如何從數(shù)字孿生中受益
并非只有人工智能能讓數(shù)字孿生變得更好，數(shù)字孿生也能提升人工智能的性能。
“我們正在使用數(shù)字孿生為LLMs生成信息，”普華永道的Likens（利肯斯）說，并補充道，由數(shù)字孿生生成的合成數(shù)據(jù)質(zhì)量更高。“我們發(fā)現(xiàn)，數(shù)字孿生有潛力生成我們所需的缺失數(shù)據(jù)，而且由于這些數(shù)據(jù)基于實際數(shù)據(jù)，因此與實際環(huán)境更加契合。”
Keysight Technologies（是德科技），一家電子公司，負責軟件測試自動化的總經(jīng)理Gareth Smith（加雷斯·史密斯）表示，數(shù)字孿生是一個系統(tǒng)的運行模型。“它的響應(yīng)方式會模仿物理系統(tǒng)的預(yù)期響應(yīng)?！?/span>
這意味著數(shù)字孿生為人工智能模型訓(xùn)練生成的合成數(shù)據(jù)，可能比傳統(tǒng)合成數(shù)據(jù)技術(shù)生成的數(shù)據(jù)更豐富、更全面。
數(shù)字孿生還有一個潛在應(yīng)用場景，可能在今年變得更加重要，那就是幫助理解和擴展智能體系統(tǒng)。智能體使公司能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)流程的自動化，比如解決客戶問題、撰寫提案，或設(shè)計、構(gòu)建和測試軟件。智能體系統(tǒng)可以由多個數(shù)據(jù)源、工具和智能體組成，它們之間以非確定性的方式相互作用。這可能極具強大功能，但也極其危險。因此，數(shù)字孿生可以監(jiān)控智能代理系統(tǒng)的行為，確保其不會失控，并測試和模擬該系統(tǒng)在新情況下的反應(yīng)。
麥肯錫在4月份的一份報告中稱，如今，75%的大型企業(yè)都在積極投資數(shù)字孿生技術(shù)，以擴展人工智能解決方案。“在未來十年，成功的財富1000強企業(yè)將利用數(shù)字孿生技術(shù)來運營業(yè)務(wù)，并測試他們最具大膽的戰(zhàn)略，”麥肯錫合伙人Alex Cosmas（亞歷克斯·科斯馬斯）表示。
這些數(shù)字孿生將是企業(yè)運營的復(fù)制品，也是其完整價值鏈的模擬。正如Cosmas（科斯馬斯）所說，它們將成為有活力、能發(fā)展的資產(chǎn)，解決越來越多的問題。
“企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者將在模擬環(huán)境中測試眾多決策和一系列可能的情景，而無需擔心干擾其核心業(yè)務(wù)，”他補充道。最棒的是，這些數(shù)字孿生從一開始就應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)自我盈利，并帶來正的投資回報率。
作者：Maria Korolov（瑪麗亞·科洛洛夫）
Maria Korolov（瑪麗亞·科洛洛夫）是一位報道人工智能和網(wǎng)絡(luò)安全的獲獎科技記者。她還寫科幻小說，編輯一本科幻和幻想雜志，并主持一個YouTube節(jié)目。
譯者：寶藍
睿觀：人工智能（AI）與數(shù)字孿生技術(shù)正形成強大的協(xié)同效應(yīng)，相互“超級賦能”（心關(guān)系）。一方面，AI（尤其是生成式AI）通過加速開發(fā)、提供自然語言交互界面、并模擬從單個客戶到整個業(yè)務(wù)流程的復(fù)雜場景，使數(shù)字孿生變得更強大、更易用（AI賦能孿生）。另一方面，數(shù)字孿生也通過生成高質(zhì)量的合成數(shù)據(jù)來訓(xùn)練AI模型，并為復(fù)雜的智能體（Agent）系統(tǒng)提供監(jiān)控與測試環(huán)境來反哺AI（孿生賦能AI）。二者的深度融合正催生出被稱為“智能模擬”的顛覆性能力，為企業(yè)進行大膽的戰(zhàn)略決策驗證與AI規(guī)模化應(yīng)用開辟了全新路徑（未來價值與影響）。
金句：當AI為數(shù)字孿生注入“靈魂”（智能與交互），數(shù)字孿生也為AI提供了成長的“土壤”（高質(zhì)量數(shù)據(jù)與實驗場），二者攜手，正在構(gòu)建一個可模擬、可預(yù)測的未來。
