數(shù)字孿生的內(nèi)涵，具體有哪些應(yīng)用？

    數(shù)字孿生又稱“數(shù)字雙胞胎”，是將工業(yè)產(chǎn)品、制造系統(tǒng)、城市等復(fù)雜物理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、狀態(tài)、行為、功能和性能映射到數(shù)字化的虛擬世界，通過(guò)實(shí)時(shí)傳感、連接映射、精確分析和沉浸交互來(lái)刻畫、預(yù)測(cè)和控制物理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)虛實(shí)融合，使系統(tǒng)全要素、全過(guò)程、全價(jià)值鏈達(dá)到最大限度的閉環(huán)優(yōu)化。

數(shù)字孿生的內(nèi)涵

    近年來(lái)，數(shù)字孿生技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)界的高度重視。中國(guó)工程院發(fā)布的《全球工程前沿2020》報(bào)告將數(shù)字孿生驅(qū)動(dòng)的智能制造列為機(jī)械與運(yùn)載工程領(lǐng)域研究前沿之首。全球IT研究與顧問(wèn)咨詢公司Gartner連續(xù)三年（2017-2019）將數(shù)字孿生列為十大戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢(shì)之一。由于數(shù)字孿生契合了我國(guó)以信息技術(shù)為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能的戰(zhàn)略需求，已成為應(yīng)對(duì)當(dāng)前百年未有之大變局的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。

    具體而言，數(shù)字孿生的實(shí)質(zhì)是建立現(xiàn)實(shí)世界物理系統(tǒng)的虛擬數(shù)字鏡像，貫穿于物理系統(tǒng)的全生命周期，并隨著物理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)演化。建立數(shù)字孿生的基本思路是，在對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化精確建模和狀態(tài)信息實(shí)時(shí)傳感的基礎(chǔ)上，建立傳感數(shù)據(jù)與數(shù)字化模型的連接映射，使得數(shù)字化模型能夠?qū)崟r(shí)、真實(shí)反映物理系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)世界的行為，并通過(guò)人工智能算法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的精確分析和未來(lái)狀態(tài)的科學(xué)預(yù)測(cè)。值得注意的是，在現(xiàn)有的技術(shù)手段下，數(shù)字孿生還無(wú)法做到對(duì)復(fù)雜物理系統(tǒng)的全息復(fù)制，往往是對(duì)物理系統(tǒng)關(guān)鍵信息的局部復(fù)制。

數(shù)字孿生的具體應(yīng)用

    近年來(lái)，隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能和混合現(xiàn)實(shí)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字孿生在理論層面和應(yīng)用層面均取得了快速發(fā)展。數(shù)字孿生與產(chǎn)業(yè)技術(shù)的深度融合，有力推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展進(jìn)程，正成為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)大推動(dòng)力。

    在工業(yè)產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，通過(guò)構(gòu)建工業(yè)產(chǎn)品與裝備的數(shù)字孿生，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品裝備的服役監(jiān)測(cè)和健康管理。例如，當(dāng)航空飛行器在天上飛行的時(shí)候，地面的數(shù)字孿生系統(tǒng)就可以通過(guò)采集的飛行器實(shí)時(shí)傳感數(shù)據(jù)，精確模擬飛行器的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)飛行器的未來(lái)性能和潛在故障等，甚至可以提前15~30天發(fā)現(xiàn)一些潛在的故障。數(shù)字孿生深刻改變了未來(lái)產(chǎn)品的形態(tài)，未來(lái)企業(yè)交付給客戶的產(chǎn)品將不僅僅是物理實(shí)體，而是虛實(shí)共融的孿生形態(tài)。

    在生產(chǎn)制造領(lǐng)域，通過(guò)數(shù)字孿生，在建設(shè)實(shí)體工廠的同時(shí)在電腦上構(gòu)建一個(gè)虛擬工廠，把實(shí)體工廠的每個(gè)車間、每條流水線、每臺(tái)設(shè)備、每個(gè)生產(chǎn)動(dòng)作都映射在虛擬工廠上。在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)數(shù)字孿生實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)體工廠的生產(chǎn)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，優(yōu)化車間生產(chǎn)調(diào)度，從而提高工廠的生產(chǎn)效率和管控水平�；�于數(shù)字孿生的智能工廠，將成為未來(lái)工廠的重要發(fā)展趨勢(shì)。

    在城市管理領(lǐng)域，通過(guò)構(gòu)建城市的數(shù)字孿生，可以實(shí)現(xiàn)城市全景可視化和動(dòng)態(tài)智能管理。例如，通過(guò)數(shù)字孿生對(duì)城市交通數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，可精準(zhǔn)預(yù)測(cè)城市交通擁堵的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而提前進(jìn)行交通管制，緩解交通壓力。未來(lái)的城市，將建立在數(shù)字孿生的基礎(chǔ)上，具備自主學(xué)習(xí)的能力，演變?yōu)榫哂懈叨戎腔鄣某鞘行滦螒B(tài)。

    除了上述領(lǐng)域之外，智慧醫(yī)療、智慧物流、智慧農(nóng)業(yè)以及安全應(yīng)急等眾多行業(yè)領(lǐng)域都在大力發(fā)展數(shù)字孿生技術(shù)，數(shù)字孿生應(yīng)用場(chǎng)景非常廣闊。