認(rèn)知孿生：嵌入管理思維的虛實整合

文：黃正傑 2021-05-10

發(fā)布時間： 2021-05-10 15:08:00

科技意會 數(shù)位孿生 知識圖譜 工業(yè)4.0

除了數(shù)位孿生，還有認(rèn)知孿生? 認(rèn)知孿生是基於數(shù)位孿生上，建構(gòu)人們對於數(shù)位實體的認(rèn)知模型!! 是不是愈來愈玄了? 事實上，已經(jīng)開始有應(yīng)用案例與雛形發(fā)展。本文簡介認(rèn)知孿生的意義、新加坡智慧城市應(yīng)用案例、及企業(yè)如何實踐。

在前幾篇探討了數(shù)位孿生的意義、行業(yè)應(yīng)用、區(qū)塊鏈等，也用了李安導(dǎo)演的「雙子殺手」來舉例孿生的意義；「雙子殺手」的複製人不只複製身體而已，還包含男主角的頭腦、記憶。大家有沒有想過。數(shù)位孿生有沒有想要這麼做呢? 在實際應(yīng)用的意義又是甚麼呢??

《延伸閱讀：數(shù)位孿生，讓虛擬與實體融合與預(yù)測》

事實上，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界正在討論與實踐「認(rèn)知孿生」(Cognitive Twins)的應(yīng)用。是不是感覺愈來愈玄? 有點像科幻小說? 我們先來舉個智慧城市的例子，比較容易理解。

圖1、新加坡城市數(shù)位孿生(資料來源:新加坡Virtual Singapore)

智慧城市的認(rèn)知孿生

新加坡的「虛擬新加坡」(Virtual Singapore)是全球第一個數(shù)位孿生城市，利用3D模型，結(jié)合地形、建築物、交通、天氣、空氣指數(shù)等不同數(shù)據(jù)，可以即時地監(jiān)控城市狀況，並可以透過模擬技術(shù)進(jìn)行相關(guān)模擬，協(xié)助基礎(chǔ)建設(shè)、資源管理、城市規(guī)劃等。

例如:在某個區(qū)域建一個陸橋?qū)督煌ǖ男n擊為何? 或者可以模擬公共區(qū)域疏散人潮規(guī)劃? 或者這一個區(qū)域要設(shè)置多少LED路燈? 廢棄物回收? 或者藉由其他區(qū)域的設(shè)置狀況來分析此區(qū)域的需求規(guī)劃。

在這邊，我們可以看到新加坡智慧城市的數(shù)位孿生模型包含:地形、公共設(shè)施、建築物、汽車、行人乃至於空氣、天氣等。但我們忽略了許多實體物品意義，是人為定義出來的，例如:街道名、LED路燈、花園燈、噪音分貝等。

這些人們定義的實體意義，可能是存在不同的實體模型裡面(例如:大樓裡面的燈、街道的路燈、大樓招牌)，但卻存在某種情境分析上的關(guān)係。規(guī)劃人員要進(jìn)行搜尋規(guī)劃時，可能會遇到「認(rèn)知」上的問題。

例如:規(guī)劃分析某一區(qū)域的能源耗用時，到底耗用能源的是哪些設(shè)備、物品或設(shè)施呢? 是否也牽涉到人們聚集程度呢? 規(guī)劃者必須橫跨不同建築、不同設(shè)備能源使用資料、地底下能源供應(yīng)狀況、街道上的交通設(shè)施電力使用及四季溼度、溫度狀況、乃至於假日可能聚集人們產(chǎn)生的能源耗用等，這些必須建立跨實體間或跨越知識領(lǐng)域間的關(guān)係，以進(jìn)行搜尋與分析。如下圖所示，在新加坡的數(shù)位孿生中建立認(rèn)知搜尋的知識圖譜技術(shù)。

《延伸閱讀：知識圖譜:數(shù)據(jù)挖掘探照燈》

圖2、新加坡城市數(shù)位孿生知識圖譜(資料來源:Akroyd etc. al(2020), 劍橋大學(xué))

從新加坡「虛擬新加坡」數(shù)位孿生的案例看到，建立一個跨實體、跨知識領(lǐng)域的決策分析時，不僅僅是實體物件的關(guān)係、屬性需要建立，還要建立人們從「管理」上所需的知識分類與關(guān)係。

企業(yè)的認(rèn)知孿生

同樣的，企業(yè)具有更多需要依據(jù)管理需求定義的概念，諸如:品質(zhì)、製程、庫存、交期、能源耗用、成本、組織、職能等；其牽涉到許多不同的實體，如:機(jī)臺、機(jī)器手臂、半成品、零件、人員等之間的相互關(guān)係。

如果要進(jìn)行複雜的企業(yè)數(shù)位孿生決策分析時，可以在數(shù)位孿生技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合知識圖譜等認(rèn)知技術(shù)，來提高搜尋與分析的效率，就是實現(xiàn)認(rèn)知孿生。

例如:在工廠中偵測異常狀況是來自於生產(chǎn)線員工異常操作行為? 或是哪個設(shè)備異常情況? 或是不良產(chǎn)品過多? 這些異常情況可能會影響訂單遲交? 增加庫存成本? 設(shè)備損壞? 或是導(dǎo)致停機(jī)代工? 這些牽涉到多種設(shè)備、物料、人員以及管理意義上的決策分析，適合加入知識圖譜技術(shù)來協(xié)助數(shù)位孿生處理。

此外，知識圖譜技術(shù)也可以協(xié)助過濾大量IT/OT數(shù)據(jù)、初始化數(shù)據(jù)問題及數(shù)據(jù)分析可解釋性等企業(yè)大數(shù)據(jù)決策分析中可能遇到的問題，詳見本刊前述《知識圖譜:數(shù)據(jù)挖掘探照燈》一文。

小結(jié)

認(rèn)知孿生在數(shù)位孿生模型，加上管理意義、語意等，利用知識圖譜相關(guān)技術(shù)，協(xié)助數(shù)位孿生進(jìn)行跨知識領(lǐng)域搜尋及幫助管理人員決策分析。其主要原因在於，建構(gòu)數(shù)位孿生虛實模型時，人類賦予真實世界的概念、意義或知識，必須一起納入考量，才能滿足人們管理實體決策需求。換言之，認(rèn)知孿生是數(shù)位孿生的大腦!!

黃正傑

你喜歡挑戰(zhàn)不斷隆起的技術(shù)高原、探索無限寬廣的創(chuàng)新領(lǐng)域嗎? 那麼我們是同路人。黃正傑，臺大資管博士，協(xié)助鼎新進(jìn)行前瞻技術(shù)研究與應(yīng)用發(fā)展。歷經(jīng)IT架構(gòu)技術(shù)顧問、供應(yīng)鏈管理顧問、軟體產(chǎn)業(yè)分析師等多項職務(wù)，並兼任文化大學(xué)助理教授。讓我們一起從創(chuàng)新與變革角度，探索新興技術(shù)！

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