Physical AI 是什麼？

中文翻譯成「物理人工智慧」，也是比較常見的說法。
有時也會翻成：實體人工智慧、具身人工智慧（Embodied AI，偏學術）

Physical AI = AI 能理解並控制真實世界的物理系統

也就是 AI 不只是處理：文字、圖片、數據
而是能處理：現實世界的物理現象

例如：重力、摩擦、溫度、空氣流動、結構壓力

Digital Twing 數位孿生 是什麼？

Digital Twin 數位孿生 = 真實物體在電腦中的完整虛擬版本

也就是將真實的物體利用數位模型在電腦裡呈現，但它不是普通3D模型。

Digital Twin 數位孿生 會包含：幾何 + 物理 + 即時數據

美國加州聖荷西 —— Cadence（Nasdaq: CDNS）今日宣布已完成此前公布的 收購 Hexagon AB 的設計與工程（Design & Engineering，D&E）業務。此次收購大幅擴展了 Cadence 的 系統設計與分析（System Design and Analysis，SDA）產品組合，並在策略上使公司能夠把握 Physical AI（物理人工智慧） 的市場機會。

此次收購透過結合 Cadence 強大的 多物理場（multiphysics）產品組合 與 Hexagon D&E 在 結構分析、聲學與多體動力學 領域的領導地位，加速推動 Cadence 的 Intelligent System Design（智慧系統設計）策略。

Hexagon D&E 的旗艦 MSC Software 解決方案（包括 MSC Nastran 和 Adams）將與 Cadence 在以下領域的領先多物理技術整合：

• 電子系統設計
• 計算流體力學（CFD）
• BETA CAE 的結構分析前後處理技術

透過整合上述技術，Cadence 將能提供 完整端到端的多物理模擬平台，進一步提升業界在整合設計與分析解決方案方面的標準，並使系統級創新更加順暢。

CEO談 Cadence砸27億歐元收購Hexagon D&E，布局Physical AI與Digital Twin市場

「此次收購是推進我們智慧系統設計願景的重要里程碑。
透過將我們業界領先的計算軟體與 AI 驅動設計能力，與 MSC Software 世界級的結構與物理分析技術結合，我們將使客戶能突破可能性的邊界——從自動化系統、先進機器人到未來交通技術。」

－　Cadence 總裁兼 CEO Anirudh Devgan

推動 Physical AI 時代

整合後的產品組合將使 Cadence 在 Physical AI 時代中佔據更有利的位置，透過將：

• 高精度物理模擬（physics-based simulation）
• AI 驅動設計探索緊密結合。

這將使客戶能建立 真實世界系統的虛擬模型（digital twin），並準確預測系統在複雜運作條件下的行為。透過涵蓋以下能力：

• 運動模擬（motion）
• 振動分析（vibration）
• 結構響應（structural response）
• 流固耦合（fluid-structure interaction）

工程師可以生成 更豐富且具有物理基礎的數據，用於訓練與驗證 AI 模型，進而提升智慧車輛與工業系統的性能與可靠性。

交易金額與財務影響

此次收購總金額約為 27 億歐元，其中包括約 1.5 億歐元的交易相關稅務負擔。

交易結構：

• 70% 現金
• 30% Cadence 普通股

在財務模型下，Cadence 預計：

• 該業務在 2026 年將為公司增加約 1.6 億美元營收
• 在 非 GAAP 基準下，2026 年每股盈餘將稀釋約 0.28 美元
• 2027 年開始轉為增益（accretive）

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你認識 Cadence 嗎?

Cadence 是全球 EDA （Electronic Design Automation）三大巨頭之一。 (另外兩大巨頭：Synopsys、Siemens Digital Industries Software)

Cadence 是做什麼的？

簡單的說：Cadence 提供工程設計軟體，幫科技公司設計晶片與電子系統。

例如：

• AI晶片
• GPU
• 手機SoC
• 汽車電子
• 5G設備
• Data Center

這些晶片幾乎都會用到 Cadence 的工具。

Cadence 的核心技術

Cadence 的核心產品主要分為三大類：

A. EDA（晶片設計軟體）

EDA = Electronic Design Automation

用途：設計半導體晶片。

流程包括：

晶片設計→電路設計→版圖設計→模擬與驗證→送去晶圓廠製造

Cadence 提供整套工具。常見產品如下：

• Virtuoso
• Innovus
• Genus
• Tempus
• Spectre

B. IP（矽智財）

Cadence 也提供 晶片設計模組。例如：

• SerDes
• PCIe
• DDR
• USB
• AI processor

公司可以直接購買 IP 來整合。

C. Hardware emulation

Cadence 也提供 晶片模擬硬體系統。

代表產品：

• Palladium
• Protium

用途：模擬整個晶片系統。

例如：GPU / CPU / AI晶片。

Cadence 服務的產業？客戶是誰？

Cadence 的技術服務於多個產業，包括：

• 超大規模運算（Hyperscale Computing）
• 行動通信
• 汽車
• 航太
• 工業
• 生命科學
• 機器人

簡單說：全球最先進晶片幾乎都用 Cadence 設計。

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eVTOL的崛起

作為未來空中交通產業的核心細分領域，eVTOL（Electric Vertical Takeoff and Landing，電動垂直起降飛行器）已成為全球最炙手可熱的賽道，吸引了數百家企業競相投入佈局，涵蓋初創公司、航空業巨頭、出行服務供應商以及汽車製造商等多方力量。在中國，該領域也已湧現出一批具有代表性的創新企業。

出行作為人類社會生活中不可或缺的一環，在個人日常、經濟發展與社會結構中扮演著關鍵角色。回顧歷史，從徒步、馬車到蒸汽機車、汽車與飛機，每一次交通工具的革新都深刻改變了人類的出行方式與社會結構，驅動著整個社會持續向前邁進。如今，雖然汽車已成為最普及的地面交通工具，但其大規模使用亦帶來諸多挑戰：全球主要城市普遍面臨交通壅塞的困擾——以 2019 年為例，英國駕駛者平均因擁堵而損失達 115 小時，相當於造成約 69 億英鎊的潛在經濟損失；此外，汽車排放所導致的溫室效應，亦日益威脅人類的生存環境，促使各國政府與企業積極推動低碳減排的政策與承諾。在此背景下，隨著城市化進程加速，以及人們對高效互聯出行需求的提升，發展城市空中交通解決方案已勢在必行。

eVTOL 憑藉其電動推進系統與垂直起降能力，結合近年來迅速發展的電能儲存技術、電機技術以及分布式電推進系統（DEP），展現出綠色低碳、安全高效的優勢，正逐漸成為未來城市空中交通（UAM）及區域運輸的理想載具。

Morgan Stanley預測，全球 UAM 市場規模將於 2040 年突破 1 兆美元，並在 2050 年進一步增長至 9 兆美元。

目前，全球 eVTOL 產業在政策支持、技術突破與商業化落地三大方面同步推進，已成為推動低空經濟發展的核心動力。這條充滿潛力的賽道不僅吸引了航空領域的專業企業，更匯聚了來自各行各業的創新力量，呈現出多元化的發展格局。

eVTOL 技術挑戰與適航門檻

與 eVTOL 相關的挑戰可分為三大類：商業面、技術面與監管面（即符合法規的挑戰）：

• 商業化：主要圍繞商業運營模式的建立，確保其經濟可行性與社會接受度。

• 技術挑戰：聚焦於設計與工程層面的難題，涵蓋產品性能的各項要求，包括安全性、可靠性、經濟性、舒適性及動力表現等。

• 法規：涉及飛行器的適航認證、技術標準的合規性，以及運營政策與空域管理等制度性議題。

eVTOL 的研發挑戰主要集中在技術層面，可細分為以下六大技術維度：

● 結構設計與輕量化
涉及零件與組件的結構性能與裝配性能；先進材料的應用需考慮材料性能參數、許用值、缺陷影響、替代性與全壽命週期管理；加工工藝則涵蓋增材製造、成型、焊接與熱處理等，並需要對材料、工藝、部件至整機結構進行完整性分析。

● 氣動彈性設計
氣動彈性為結構與氣流之間的耦合關係，是飛行器設計中至關重要的評估指標，直接關係到飛行穩定性與安全性。

● 多體動力學分析
聚焦於推進系統中各結構部件的運動行為與受力情況，確保機械結構在複雜運動下的動態穩定性與耐久性。

● 推進與排放分析
主要運用計算流體力學（CFD）對流場與熱場進行分析，以提升推進效率並優化熱管理與環境影響。

● 飛控與動力系統
涉及飛行控制系統的性能設計、控制策略制定，以及電子設備熱管理與熱-機耦合技術，確保飛行控制的準確性與系統穩定性。

● 噪音預測與控制
針對艙內與艙外的噪音進行模擬與分析，優化聲學處理措施，以提升乘坐舒適性並滿足日益嚴格的環保標準。

開發 eVTOL 並不像將燃油車轉換為電動車那樣簡單。除了電動推進本身所帶來的技術變革之外，圍繞飛行器的安全性與適航性，還存在著諸多嚴峻的挑戰與必須遵循的嚴格標準。研發團隊必須確保整體系統具備高度的可靠性，例如充電過程與最低限度的安全檢查必須穩定且高效，同時在設計層面上實現故障保護與系統冗餘，以提升容錯能力。eVTOL 對電力的需求遠高於地面電動車，這也意味著必須設計出具有更高功率密度的電力系統，在保證性能的同時實現輕量化。此外，eVTOL 還需面對高速飛行所帶來的工程挑戰，尤其是在推力負載與轉子負載方面，這是一般電動汽車完全不涉及的技術領域。冷卻系統的設計同樣至關重要，必須能夠在高空飛行及進行俯仰、回轉等高動態操作時維持穩定運作。所有這些系統與性能的要求，都需在產品取得適航認證之前，經過嚴格且全面的測試與驗證。

目前，全球主要針對 eVTOL 的適航認證體系有兩種：美國聯邦航空局（FAA）與歐洲航空安全局（EASA）。FAA 基於對無人機與輕型飛機的既有標準，並針對 eVTOL 的技術特性提出新規範，強調飛行器在冗餘設計、故障容錯與數據鏈路可靠性等方面的表現。而 EASA 則針對 eVTOL 訂立了專門的認證標準，更加重視安全性、可靠性及環境友好性。隨著技術日趨成熟，未來有望出現統一的國際適航標準，以簡化跨國營運流程，推動全球空中交通產業的發展。

從部件到整機：多層級的系統性分析能力

海克斯康（Hexagon）提供涵蓋從零組件到子系統，乃至整機層級的全方位解決方案。在動力系統的分析方面，透過傳動系統的設計資料，結合電磁模型，可構建 Romax 傳動系統仿真模型；若進一步整合控制模擬，則可實現對轉子動力學、瞬態響應、傳動系統噪音預測、熱分析、傳動元件疲勞壽命，以及流體動力與空氣動力學的全面模擬。

在結構性能分析方面，從設計資料與 CAD 模型出發，建立有限元素（FE）分析模型，並與多體動力學軟體聯合使用，可深入分析結構載荷與衝擊載荷，進行結構強度的校核與優化設計，達成機體輕量化的目標。
基於對動力學系統與結構模擬的基礎，最終可展開對整機層級的綜合分析，包括整機的空氣動力學性能、艙內與機外的聲學特性（如航空噪音）、機身振動響應、零部件疲勞壽命等關鍵指標，實現從部件到整機的多學科耦合仿真與性能優化。

透過海克斯康的整合式工具與方案，研發團隊能有效應對 eVTOL 所面臨的複雜挑戰，實現動力系統在安全性、高效性、可靠性、耐用性、永續性、高功率密度與低噪音表現等多維度的最佳化設計，助力下一代空中交通工具的創新與落地。

而MSCOne涉及多個學科的模擬解決方案，如結構、工藝、系統動力學、材料工程、自動駕駛、CFD、聲學等。

模擬工具的整合，讓你不會再像無頭蒼蠅一樣，到處亂串亂鑽。

Actran可以幫助eVTOL降低噪音，提升社會接受度

在 eVTOL 須於人口稠密地區不分晝夜運行的背景下，噪音污染已成為社會關注的焦點問題，而降低垂直起降飛行器的噪音水準則是爭取社會廣泛接受的關鍵因素之一。與傳統飛機相比，eVTOL 的多旋翼結構與電動驅動方式雖可降低部分高頻噪音，但其低頻與中頻噪聲（特別是在起降與低空懸停階段）仍會對居民造成長期干擾。因此，如何從設計源頭進行聲學優化，是推動城市空中交通實現可持續發展的重要前提。

海克斯康提供了一套完整的聲學分析與噪音控制解決方案，涵蓋從概念設計到最終驗證的全流程支持。其解決方案可應對多項核心挑戰，包括：外部與社區噪音的模擬與預測，幫助開發者在設計初期就了解對環境的潛在影響；轉子噪音的傳播與抑制，可透過流場仿真與聲學建模，優化葉片設計與旋翼佈局；齒輪與電機運作所產生的機械噪音可透過系統建模、傳動鏈分析與震動源追蹤等手段加以控制；艙內噪音分析則聚焦於乘員舒適性，結合結構聲學模擬與材料選擇，提升艙內靜謐品質。

此外，針對噪音的傳遞機制與結構耦合問題，海克斯康亦提供完整的聲—振耦合模擬能力，支援噪音緩解策略設計，例如聲學隔離、吸音材料應用、結構阻尼優化等。特別是在齒輪與轉子產生的振動控制方面，可結合多體動力學與有限元素模擬進行深入分析與校準，確保整體聲學表現達到航空適航與城市低碳標準的雙重要求。透過這些整合工具與仿真能力，eVTOL 製造商可在開發早期即進行聲學風險評估與優化設計，大幅降低後期改設成本，同時提升產品在城市運營環境中的接受度與市場競爭力。

• 外部噪音／社區噪音的模擬與預測
• 轉子噪音的傳播分析與抑制設計
• 齒輪與電機運作所產生的機械噪音預測
• 艙內噪音分析與乘員舒適性評估
• 噪音的傳輸路徑模擬與隔音措施設計
• 齒輪與轉子相關的振動模擬與控制

(應用案例：德國Lilium公司，使用Actran軟體全面分析飛行器噪音)

MSCOne 解決方案

MSC 開發 MSCOne 集結了最先進的分析軟體，使用 Token ，您可以更彈性地探索無限可能，不再局限於單一軟體，各領域的整合與同步進行已經是現在的趨勢。

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延 伸 閱 讀

• 頂尖電池製造商都在用CAE?淺談電動車電池設計 CAE工程師必看
• 電動車電池 安全性與效能 – MSCOne
• MSC 透過 Token 制度整合的分析平台 MSCOne

這篇文章 如何為 eVTOL 無人機設計提供數位孿生支援 – MSCOne 最早出現於 星恆科技有限公司。

什麼是 數位孿生技術 ？

數位孿生技術指的是將物理世界的物件、系統或過程，以動態數據驅動的方式，在虛擬空間中構建出一個精確的數位化模型。這些數位模型不僅可以模擬物理實體的行為，還可以進行即時監測、分析和優化。

海克斯康作為數位現實解決方案的全球領導者，對數位孿生技術給出了一個清晰的定義：數位孿生是融合傳感器、軟件和自動化技術的集成平台，旨在提升生產效率、資源利用率和業務績效。從單一機器的模擬到整個城市的動態模擬，數位孿生技術已經被廣泛應用於工業、基礎設施和公共安全等領域。


數位孿生的核心價值

1. 提高運營效率
海克斯康的報告顯示，49% 的受訪者認為數位孿生能顯著提升組織的運營效率。舉例來說，在製造業中，企業可以通過數位孿生技術模擬整個生產流程，預測設備潛在問題並及時進行維護，從而減少停機時間和生產損失。

2. 主動解決問題與降低風險
在傳統模式下，企業往往只能在問題發生後進行被動處理，而數位孿生技術則可以幫助企業提前發現潛在問題。例如，石油和天然氣行業利用數位孿生技術監測管道狀態，避免漏油等重大事故的發生，從而降低環境風險和經濟損失。

3. 結合 AI 提供更深層次洞察
80% 的企業領導者認為，AI 的進步讓他們更加關注數位孿生技術的應用潛力。AI 在數位孿生中的應用涵蓋多個方面：
– 數據處理：AI 能夠快速處理來自傳感器的大量數據，並生成高精度的分析結果。
– 用戶體驗增強：通過視覺化功能，AI 使數據更直觀，從而幫助決策者快速了解情況。
– 自動化更新：AI 技術可將數位孿生模型保持最新狀態，例如通過無人機進行實時數據收集。

產業案例分析

1. 建築與基礎設施
海克斯康的一個成功案例來自奧地利的克拉根福特市（Klagenfurt）。該市通過海克斯康的數位孿生技術，創建了一個虛擬城市模型，用於改進城市規劃、基礎設施管理以及應對氣候變化挑戰。該項目最初從 3D 模型開始，隨後逐步添加更多數據，包括基礎設施、植被和人口分布。這種循序漸進的策略不僅降低了實施難度，還大幅提升了整體效率。

2. 製造業
製造業是數位孿生技術應用的先驅領域之一。以美國國家醫療產品公司（National Medical Products）為例，該公司利用數位孿生技術模擬工具生產過程，優化加工效率並降低錯誤率。根據公司報告，每次優化都能為企業節省數千美元的成本。

3. 公共安全
在公共安全領域，數位孿生被廣泛應用於火災預測、犯罪現場重建和應急管理。例如，加州消防部門使用數位孿生技術模擬火災蔓延路徑，根據實時天氣數據制定更精準的救援計劃，從而拯救更多生命。

海克斯康的領導角色

作為數位現實解決方案的領導者，海克斯康不僅提供創新技術，還致力於推動行業標準化。其「數位孿生價值-成熟度矩陣」是一個評估工具，用於衡量企業在數位孿生應用中的技術成熟度和商業價值創造能力。

– 技術成熟度：包括數位孿生的實施規模、與其他系統的整合程度以及 AI 的部署情況。
– 商業價值：基於企業的投資回報率（ROI）以及實現的業務成果進行評估。

挑戰與未來展望

1. 數據挑戰
根據海克斯康的調查，數據質量與整合問題是目前數位孿生實施中的主要障礙。有 43% 的企業提到數據準確性不佳是構建數位孿生的最大挑戰。然而，海克斯康指出，即使是「不完美」的數位孿生模型也能為企業帶來顯著價值。

2. 中小型企業的潛力
儘管目前數位孿生技術的主要應用集中在大企業，但調查顯示，中小型企業也能從中獲益。例如，65% 的中小型企業表示，他們通過數位孿生技術提升了運營效率，並顯著延長了設備的使用壽命。

3. 持續改進的策略
海克斯康建議企業採用分階段實施策略，從小型試點項目開始，逐步擴展應用範圍。這不僅有助於降低初始成本，還能讓企業在每個階段看到實際收益，從而增強內部支持力度。

結語
數位孿生技術的價值遠超技術本身。通過與 AI 的結合，數位孿生不僅能優化當前的業務流程，還能改變我們管理和理解物理世界的方式。海克斯康作為該領域的領軍企業，正引領各行業邁向數位化未來。The value of digital twin technology goes far beyond the technology itself. By integrating with AI, digital twins can not only optimize current business processes but also transform how we manage and understand the physical world. As a leading company in this field, Hexagon is driving various industries toward a digital future.

在未來，隨著更多企業採用數位孿生技術並克服實施中的挑戰，我們將看到更多創新的應用案例以及更加顯著的商業價值。現在是擁抱數位孿生的最佳時機。 In the future, as more businesses adopt digital twin technology and overcome implementation challenges, we will witness more innovative applications and even greater commercial value. Now is the best time to embrace digital twins.

我們相信數位孿生可以賦能人類，而非取代人類。
透過即時洞察和預測能力，您和您的組織可以優化運營。在某些行業中，數位孿生能夠提供更新或模擬任務，這些任務過去可能需要人員冒險完成，從而讓我們的勞動力整體上更安全。
數位孿生的真正價值在於能夠為多個行業的決策提供信息並加以提升。沒有人比您和您的團隊更了解您的公司—數位孿生可以助力您實現更大的成功。We believe digital twins can empower humans — not replace them.
By having access to realtime insights and predictive capabilities, you and your organisation can optimise operations. In some industries, digital twins are able to provide updates or simulate tasks that previously required putting people in unsafe situations, which makes our workforce safer overall.
The true value of digital twins is informing and enhancing decision-making across a range of industries. No one knows your company better than you and your team — digital twins can enhance your success.

數位孿生技術：探索數位化未來的關鍵技術 文章擷取於海克斯康官網

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