近些年，數(shù)字孿生（DigitalTwin）一詞快速走紅，變成一個(gè)趨之若鶩的概念。但伴隨著工業(yè)領(lǐng)域和學(xué)界對(duì)數(shù)字孿生的持續(xù)講解，其含意卻愈發(fā)錯(cuò)綜復(fù)雜，和別的一些有關(guān)概念的界線也愈來(lái)愈模糊不清。數(shù)字孿生究竟是什么，能干什么，界限在哪兒，它和建效仿簡(jiǎn)直什么關(guān)系這些難題令很多人疑惑。文中試著對(duì)在其中的一些疑慮開(kāi)展淺顯的剖析。
Digital Twin究竟指什么？
因?yàn)镈igital Twin的翻譯中文莫衷一是(這個(gè)問(wèn)題稍后會(huì)提及)，臨時(shí)應(yīng)用DT意味著Digital Twin。在信息內(nèi)容行業(yè)，一個(gè)概念有多種多樣表述已經(jīng)是習(xí)以為常的事兒。但是大多數(shù)概念盡管在逐漸發(fā)生時(shí)含意模糊不清，定義未知，但歷經(jīng)一段時(shí)間探討和沉積以后，會(huì)慢慢產(chǎn)生一致的觀點(diǎn)，例如云計(jì)算技術(shù)。而DT很有趣，它一開(kāi)始的情況下，含意還較為確立，但伴隨著科學(xué)研究的深層次，定義和內(nèi)函卻愈來(lái)愈模糊不清。此外，許多概念，盡管有各種不同的定義和表述，但大概的差別都取決于要不看難題的視角和著重點(diǎn)不一樣，要不表述的詳盡水平不一樣，要不文本描述方法不一樣，而概念自身所偏向的事情行為主體確是明確的。
孿生城市
像DT那樣，不一樣的定義偏向不一樣的行為主體，卻不常見(jiàn)。DT一詞，業(yè)內(nèi)一般覺(jué)得，是由密西根大學(xué)MichaelGrieves專家教授于2002年對(duì)于商品項(xiàng)目生命周期管理方法(PLM)明確提出的一個(gè)概念，當(dāng)時(shí)并不叫Digital Twin，只是叫鏡像系統(tǒng)室內(nèi)空間模型(Mirrored Space Model,MSM)，之后NASA的John Vickers將其取名為Digital Twin[1]。其模型的特性是很清晰的，雖然那時(shí)候沒(méi)有造成過(guò)多關(guān)心，卻也沒(méi)什么模棱兩可，DT便是一個(gè)智能化的模型。DT的行為主體變成了模擬仿真。還是這一匯報(bào)，非常確立地強(qiáng)調(diào)，NASA的Digital Twin便是“根據(jù)模擬仿真的自動(dòng)化控制”。DT的行為主體又變成了自動(dòng)化控制。ASA對(duì)DT的這種講解大約是造成事后DT的定義和內(nèi)函模棱兩可的根本原因。大家何不例舉一些有象征性的定義。
(1)DT是物理機(jī)器設(shè)備的一個(gè)即時(shí)的數(shù)據(jù)團(tuán)本[3]。
(2)DT是有性命或無(wú)性命的物理實(shí)體線的數(shù)據(jù)團(tuán)本。根據(jù)聯(lián)接物理和虛幻世界，數(shù)據(jù)信息能夠無(wú)縫拼接傳送，進(jìn)而促使虛似實(shí)體線與物理實(shí)體線另外存有[4]。
(3)DT是對(duì)人力搭建的或地理環(huán)境中的財(cái)產(chǎn)、步驟或系統(tǒng)軟件的數(shù)字表示[5]。
(4)DT是財(cái)產(chǎn)和全過(guò)程的手機(jī)軟件表明，用以了解，預(yù)測(cè)分析和提升特性以改進(jìn)業(yè)務(wù)流程[6]。
(5)DT是具體商品或步驟的虛似表明，用以了解和預(yù)測(cè)分析對(duì)應(yīng)物的特性特性[7]。
(6)DT是在云服務(wù)平臺(tái)上運(yùn)作的真正設(shè)備的耦合模型，并應(yīng)用來(lái)源于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的剖析優(yōu)化算法及其別的能用物理專業(yè)知識(shí)的一體化專業(yè)知識(shí)對(duì)身體狀況開(kāi)展模擬仿真[8]。
(7)DT是物理對(duì)象或系統(tǒng)軟件在其全部生命期中的動(dòng)態(tài)性虛似表明，應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完成了解，學(xué)習(xí)培訓(xùn)和邏輯推理[9]。
(8)DT應(yīng)用物理系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)團(tuán)本實(shí)行即時(shí)提升[10]。
(9)DT是現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)據(jù)虛幻世界溝通交流的公路橋梁[11]。
下面的圖是上邊各種各樣定義中所提及的和DT相關(guān)的每個(gè)一部分。包含①物理對(duì)象、②數(shù)據(jù)信息、③模型、④模擬仿真和⑤模擬仿真結(jié)果。
這種定義各自將DT偏向圖上的不一樣一部分。
第一類：定義(1)~(5)將DT定義為數(shù)據(jù)團(tuán)本、數(shù)字表示、手機(jī)軟件表明或虛似表明，偏向③，即DT是一個(gè)隨物理對(duì)象自動(dòng)更新的模型，由于無(wú)論是數(shù)據(jù)團(tuán)本、數(shù)字表示還是手機(jī)軟件表明或虛似表明，都?xì)w屬于模型的范圍。
第二類：定義(6)~(8)將DT偏向③和④，即DT是模型加模擬仿真。
第三類：定義(9)將DT偏向②和⑤，即DT是聯(lián)接物理對(duì)象和模型中間的公路橋梁。數(shù)字孿生是物理對(duì)象的數(shù)據(jù)模型，該模型能夠根據(jù)接受來(lái)源于物理對(duì)象的數(shù)據(jù)信息而即時(shí)演變，進(jìn)而與物理對(duì)象在項(xiàng)目生命周期保持一致。
根據(jù)數(shù)字孿生可開(kāi)展剖析、預(yù)測(cè)分析、確診、訓(xùn)煉等（即模擬仿真），并將模擬仿真結(jié)果意見(jiàn)反饋給物理對(duì)象，進(jìn)而協(xié)助對(duì)物理對(duì)象開(kāi)展提升和管理決策。物理對(duì)象、數(shù)字孿生及其根據(jù)數(shù)字孿生的模擬仿真及意見(jiàn)反饋一起組成一個(gè)信息內(nèi)容物理系統(tǒng)軟件。朝向數(shù)字孿生項(xiàng)目生命周期（搭建、演變、評(píng)定、管理方法、應(yīng)用）的技術(shù)性稱之為數(shù)字孿生技術(shù)性。
2、數(shù)字孿生身后的模型和模擬仿真
做為科學(xué)研究，大家必須選用一個(gè)有效的且沒(méi)有模棱兩可的概念，而無(wú)須擔(dān)心于NASA針對(duì)DT的表述。但針對(duì)NASA所提及的NASA Digital Twin的真正目地卻不可以忽略。實(shí)際上很多人針對(duì)DT的激情和科學(xué)研究主觀因素就來(lái)自于NASA Digital Twin為加工制造業(yè)的將來(lái)產(chǎn)生的無(wú)盡期待。盡管大家對(duì)NASA有關(guān)DT概念的表述并不認(rèn)可，但換一個(gè)視角想一想，NASA實(shí)際上并沒(méi)有將DT作為一個(gè)嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)術(shù)研究專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)開(kāi)展定義。其真實(shí)想表達(dá)的意思，是注重模擬仿真的使用價(jià)值，即NASA四軸飛行器研發(fā)必須遵照“根據(jù)模擬仿真的自動(dòng)化控制”這一核心理念。
數(shù)字孿生
模擬仿真基本上是隨著著電子信息技術(shù)的問(wèn)世而造成的，自上世紀(jì)五十年代迄今，早已經(jīng)歷了六十多年的發(fā)展趨勢(shì)。因?yàn)槟M仿真是以創(chuàng)建模型為基本的，因此為了更好地突顯模型的必要性，模型和模擬仿真經(jīng)常一起發(fā)生，即Modeling&Simulation，常簡(jiǎn)稱為M&S。從下邊這一段文本能夠看得出英國(guó)對(duì)模型和模擬仿真的了解所做到的高寬比。
這一段文本摘錄自美國(guó)眾議院于2007年7月16日根據(jù)第487號(hào)決定[14]。我們立足是一個(gè)杰出而興盛的國(guó)家，而模型和模擬仿真巨大地推動(dòng)了這一杰出國(guó)家的興盛。
在國(guó)外，模型和模擬仿真是電子信息科學(xué)和數(shù)學(xué)課的與眾不同運(yùn)用，它根據(jù)模型或模擬仿真的實(shí)效性、準(zhǔn)確性和精確性，及其不計(jì)其數(shù)的外國(guó)人在模型和模擬仿真工作中開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)這種模型的工作能力。政府部門、工業(yè)領(lǐng)域和學(xué)界的模型和模擬仿真行業(yè)的組員為英國(guó)的總體福利作出了突顯的奉獻(xiàn)，下邊的事例能夠一部分反映模型和模擬仿真為英國(guó)作出的奉獻(xiàn)，雖然這種奉獻(xiàn)數(shù)不勝數(shù)：
(1)曼哈頓計(jì)劃期內(nèi)，根據(jù)最開(kāi)始重現(xiàn)核鏈反應(yīng)全過(guò)程的模擬仿真，擴(kuò)展了對(duì)核裂變的了解，最后促使了第二次世界大戰(zhàn)的完畢；
(2)做為“存貨管理方案”的基本前提，使特朗普總統(tǒng)可以在沒(méi)有開(kāi)展真正核實(shí)驗(yàn)的狀況下，保證核彈庫(kù)存量十年之上的安全系數(shù)和穩(wěn)定性，并展現(xiàn)了我國(guó)對(duì)核不擴(kuò)散的服務(wù)承諾。而在加工制造業(yè)，模型和模擬仿真也一直充分發(fā)揮著不可替代的功效。2000年，由英國(guó)DARPA、國(guó)家商務(wù)部、能源部門、NSF協(xié)同公布了一項(xiàng)國(guó)家級(jí)別加工制造業(yè)戰(zhàn)略定位科學(xué)研究及推廣方案“集成化生產(chǎn)制造技術(shù)路線圖(IntegratedManufacturing Technology Roadmapping,IMTR)”。IMTR明確提出了將來(lái)加工制造業(yè)遭遇的6個(gè)“重特大挑戰(zhàn)”，即變成精湛、高效率的公司，提升回應(yīng)顧客的公司，變成全方位互連的公司，維持自然環(huán)境可持續(xù)，開(kāi)展知識(shí)管理系統(tǒng)，擅于運(yùn)用新技術(shù)應(yīng)用?？梢钥闯?，這六大挑戰(zhàn)放進(jìn)今日也依然創(chuàng)立。IMTR從而明確提出了迎來(lái)這6大挑戰(zhàn)的4類技術(shù)性防范措施，即朝向生產(chǎn)制造的信息管理系統(tǒng)，模型和模擬仿真，生產(chǎn)制造加工工藝與武器裝備，公司集成化。不難看出模型和模擬仿真針對(duì)加工制造業(yè)的必要性。模型和模擬仿真六十多年前問(wèn)世于英國(guó)，并且一直都在為英國(guó)的國(guó)家主權(quán)充分發(fā)揮著無(wú)法估量的功效，但外國(guó)人從不把模型和模擬仿真拿出來(lái)蹭熱點(diǎn)。在其中的緣故非常值得大家思索。
3、對(duì)數(shù)字孿生不適合過(guò)多演譯，需頭腦清醒的大腦
數(shù)字孿生（digital twin）這個(gè)詞往往可以爆紅，非常大水平上歸功于這個(gè)詞自身的散播特點(diǎn)，它品牌形象，孔下，淺顯易懂，即便行別人也可以從字面搞清楚個(gè)大約，并且還能引起無(wú)盡的想像。針對(duì)科普或商業(yè)服務(wù)營(yíng)銷推廣，的確是個(gè)好句好詞。但做為一個(gè)學(xué)術(shù)研究專業(yè)術(shù)語(yǔ)，它卻欠缺需有的精確性，最少到迄今為止依然這般。
當(dāng)今有二種趨向非常值得關(guān)心，一是在概念上把數(shù)字孿生的內(nèi)函持續(xù)變大，授予愈來(lái)愈多的內(nèi)容，導(dǎo)致與別的概念交叉式乃至重合；二是在運(yùn)用上把傳統(tǒng)式關(guān)鍵技術(shù)貼上數(shù)字孿生的標(biāo)識(shí)。這二種趨向?qū)?shù)字孿生技術(shù)性的發(fā)展趨勢(shì)也沒(méi)有益處。如同前邊所講，數(shù)字孿生身后是模型和模擬仿真。數(shù)字孿生最誘惑的地區(qū)，是數(shù)據(jù)模型和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，而這類融合的最后目地是為了更好地將模型打磨拋光得更為貼近真正系統(tǒng)軟件。物聯(lián)網(wǎng)為模型出示了一種新的強(qiáng)大的方式，并且在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)原理欠缺充足了解的狀況下，還可根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)信息運(yùn)用人工智能技術(shù)技術(shù)性系統(tǒng)對(duì)開(kāi)展模型。它是對(duì)模型技術(shù)性的發(fā)展趨勢(shì)和填補(bǔ)。而根據(jù)模型的剖析、預(yù)測(cè)分析、訓(xùn)煉等主題活動(dòng)，原本便是模擬仿真要做的事。因此數(shù)字孿生實(shí)質(zhì)上是新一代信息科技在模型和模擬仿真中的運(yùn)用。
數(shù)字孿生
歷經(jīng)一個(gè)半多新世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，模型和模擬仿真早已產(chǎn)生了一個(gè)非常健全和系統(tǒng)軟件的技術(shù)性管理體系。實(shí)際上，在模擬仿真行業(yè)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開(kāi)展模型和模擬仿真的方式和技術(shù)性早已科學(xué)研究很多年，如動(dòng)態(tài)性數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模擬仿真（Dynamic Data Driven Simulations,DDDS），內(nèi)嵌式模擬仿真，硬件配置在控制回路的模擬仿真等。自然，數(shù)字孿生做為模擬仿真的關(guān)鍵內(nèi)容，根據(jù)與新一代信息科技的結(jié)合，將進(jìn)一步推動(dòng)模型和模擬仿真的發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字孿生的受歡迎，姓名起的好雖然很重要，但更關(guān)鍵的還是歸功于西門子PLC、GE等領(lǐng)域商人們的助力。保持清醒的專業(yè)人士都清晰，數(shù)字孿生有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)大多數(shù)把握在老外手上，如傳感器技術(shù)、CAD技術(shù)性、CAE技術(shù)性、PLM技術(shù)性、VR/AR技術(shù)性等。西門子PLC,Predix,達(dá)索、PTC,SAP,Ansys等公司往往大肆渲染數(shù)字孿生的美麗動(dòng)人市場(chǎng)前景和運(yùn)用使用價(jià)值，是由于她們的確把握著數(shù)字孿生所務(wù)必的關(guān)鍵技術(shù)，而隨著著數(shù)字孿生關(guān)注度的提高，真實(shí)暢銷的全是這種公司的商品。工業(yè)領(lǐng)域?qū)π赂拍畹臒嶂杂?，都是有其本身的目地，?nèi)行人人都心照不宣。殊不知，上邊提及的這種關(guān)鍵技術(shù)和商品剛好是在我國(guó)現(xiàn)階段最欠缺的。
但有趣的是，在中國(guó)，對(duì)數(shù)字孿生的科學(xué)研究卻經(jīng)常敷衍了事，關(guān)心的多是些外場(chǎng)的、單核心的物品，并且對(duì)其概念的激情遠(yuǎn)遠(yuǎn)地高過(guò)明確提出這一概念的英國(guó)及其別的工業(yè)生產(chǎn)資本主義國(guó)家。大家大部分時(shí)間熱衷概念的蹭熱點(diǎn)，說(shuō)得多、做得少，做虛事情多，做實(shí)事兒少。實(shí)際上還是不知道，大家一輪一輪的呼喊，全是在為別人吶喊助威。
總結(jié)：針對(duì)比較嚴(yán)重欠缺關(guān)鍵技術(shù)支撐點(diǎn)的大家，在熱門詞匯層出不窮的今日，應(yīng)當(dāng)頭腦清醒的大腦。低頭產(chǎn)品研發(fā)受制于人的核心技術(shù)才算是關(guān)鍵所在。不然，大家既消耗了資源，又消耗了時(shí)間，最后喪失的是發(fā)展趨勢(shì)的很好機(jī)會(huì)和發(fā)展戰(zhàn)略主導(dǎo)權(quán)。
