一文读懂数字孪生

数字孪生也称为数字映射和数字镜像，它是在数字世界中成立与物理实体的性能完全一致，且可对其停止实时仿实的模子。通过实时感知物理实体的情况和情况，数字孪生体随物理实体而演变，连结高度保实性。同时，通过在数字孪生上的仿实、推演和揣测阐发，反过来感化于物理实体。

数字孪生概念可逃溯到1970年美国国度航空航天局（NASA）的阿波罗项目。NASA建立了一套完全的、高水准的空中半物理仿实系统，用于培训宇航员和掌握人员，包罗模仿多种毛病场景的处置。那一仿实系统包罗形形色色功用的模仿器，由联网的多台计算机掌握。指令舱模仿器用了四台计算机，登月舱模仿器用了三台计算机。在模仿培训中，独一实在的工具是乘员、座舱和使命掌握台，其他所有的一切，都是由良多计算机、许多的公式以及体味丰富的手艺人员仿实而创造出来的。

2003年，美国密歇根大学的迈克尔·格里夫斯传授针对设备全生命周期治理，提出了物理实体的虚拟数字表达，并提出了三维模子，但其时并没有用数字孪生那个术语。

NASA在其特定的工程理论中，起首熟悉到了建立物理孪生的重要性。跟着计算机、收集手艺的高速开展，特殊是软件手艺与仿实手艺的高度开展，使得各类物理孪生对象，从功用上、行为上完全能够用计算机系统停止仿实替代，在此根底上，很天然地提出了数字孪生概念。2012年，NASA在其发布的手艺道路图的“Simulation-Based Systems Engineering”部门中，初次提出了数字孪生（Digital Twins）的概念。

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2015年以来，西门子，GE等公司将数字孪生利用到工业界，开发了工业系统、医疗系统的数字孪生。2017—2019年，Gartner持续三年将数字孪生列进十大战术性手艺。数字孪生引起普遍存眷和高度重视，起头在各行各业获得利用。

事实上，数字孪生差别于常规数字仿实。数字孪生的次要功用是对物理实体的仿实，与常规数字仿本相比，在内涵和支持手艺方面都有所差别：

1）数字孪生和常规数值仿本相比，具有高保实性，表现了数字孪生中“孪生”的含义。

2）常规数值仿实摘用稳定或不经常变的模子，数字孪生是“活模子”，随物理实体的形态及运行情况改变而同步跟踪并实时演变。

3)常规数值仿实和物理实体之间是开环关系，而数字孪生和物理实体构成闭环。一方面，数字孪生需要实时感知物理实体并随实体而演变，另一方面，在数字孪生长进行的仿实、推演、揣测成果，将反应给物理实体，撑持物理实体的决策。

4）常规数值仿实大多摘用机理建模办法构建模子，而成立数字孪生时，能够摘用机理模子建模办法，更多情状下需要摘用数据驱动办法或数据驱动和机理模子建模相连系的办法。

5）常规数值仿实凡是是单物理场、单时间标准的，因数字孪生需要存眷物理实体的全生命周期过程、各方面的特征，凡是需要成立多时间标准、多物理场的仿实模子。

6）常规数值仿实需要的手艺较为单一，领会物理实体的物理特征，并操纵计算机实现编程即可。数字孪生需要先辈的传感手艺，通信手艺，云边协同手艺，数据传输、贮存、处置和阐发手艺，人工智能手艺，AR、VR和其他先辈的可视化手艺。

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来自——《数字孪生创建一个虚拟的“本身”》