50年前，美國國家航空航天局（NASA）將其太空艙的全尺寸模型放在手邊，以幫助診斷太空中真實太空艙的問題，并幫助找到解決問題的方法。

這與數(shù)字孿生的想法非常相似。然而，數(shù)字孿生模型不是建立太空艙或任何其他物理實體的物理模型，而是對物理實體進行精確的數(shù)字模擬。

數(shù)字孿生的功能

數(shù)字孿生（Digital Twin）是指通過數(shù)字模型或虛擬表示來反映現(xiàn)實世界中實體（物體、系統(tǒng)、過程等）的概念。它充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應(yīng)的實體裝備的全生命周期過程。而物聯(lián)網(wǎng)則是通過各種信息傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等各種裝置與技術(shù)，實時采集需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程的信息，并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)這些信息的交互和共享。

數(shù)字孿生與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合可以形成一個強大的閉環(huán)系統(tǒng)：物聯(lián)網(wǎng)提供實時數(shù)據(jù)，數(shù)字孿生則利用這些數(shù)據(jù)在虛擬空間中進行模擬、預(yù)測和優(yōu)化，進而指導(dǎo)物理世界的操作和改進。

在許多方面，數(shù)字孿生與虛擬機相似，因為它是一個數(shù)字實體，旨在模仿物理對象的工作方式。但是，虛擬機是被設(shè)計用來替代真實的物理計算機的。相比之下，數(shù)字孿生被設(shè)計用來測試和實驗，但最終目的是將從數(shù)字孿生中獲得的任何見解用于其物理對象。

一個很好的例子是使用汽車的數(shù)字孿生和數(shù)字碰撞測試假人。汽車設(shè)計師可以在許多不同的碰撞場景中運行汽車和一個或多個假人的數(shù)字孿生，并使用這些碰撞數(shù)據(jù)，最終目的是改善真實汽車的安全性。

數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)

創(chuàng)建太空艙、汽車碰撞測試的數(shù)字孿生是一項極其復(fù)雜的工作，涉及研究這些項目的物理特性，然后開發(fā)一個精確的數(shù)學(xué)模型來描述它們及其行為。

但對物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人員來說，好消息是，所討論的“事物”通常是相對簡單的傳感器，與太空艙或汽車這樣復(fù)雜的東西相比，這些傳感器的數(shù)學(xué)建模要簡單多了。

這意味著創(chuàng)建多種類型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)字孿生相對簡單、快速，而且至關(guān)重要的是，成本低廉。

許多物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境由大量簡單的相同設(shè)備組成的，例如貨柜中的溫度或濕度傳感器，或車輛中的 GPS 單元。這意味著一旦創(chuàng)建了設(shè)備的數(shù)字孿生，并向它們提供數(shù)據(jù)，就可以創(chuàng)建大量這些設(shè)備協(xié)同工作的模擬。這可以是“人造”數(shù)據(jù)，也可以是現(xiàn)有物理設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)。

正如我們將看到的，這對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署和管理的影響是巨大的。

原型設(shè)計

在物聯(lián)網(wǎng)項目的開始，數(shù)字孿生可以用作設(shè)備原型，以幫助微調(diào)設(shè)備本身及其固件、加密系統(tǒng)和其他軟件的精確設(shè)計。

一旦該過程完成，可以使用數(shù)字孿生來幫助優(yōu)化設(shè)備的部署，方法是測試實際需要多少設(shè)備，它們應(yīng)該放置在哪里，以及它們應(yīng)該如何通過各種網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)收集中心。

測試更新和更改

一旦部署了大量設(shè)備，數(shù)字孿生也可用于測試固件和其他軟件補丁以及更新，然后再通過無線方式將它們發(fā)送給物理對應(yīng)方。當(dāng)對設(shè)備相互交互的方式進行更改時，這可能特別有用，因為大規(guī)模模擬允許開發(fā)人員在大規(guī)模部署補丁和更新之前查看結(jié)果。

數(shù)字孿生的價值

數(shù)字孿生特別適合物聯(lián)網(wǎng)部署，因為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相對簡單，而且數(shù)字孿生可以以很少或沒有成本進行復(fù)制。認(rèn)識到這一點，Gartner預(yù)測，在不久的將來，數(shù)字孿生將為“數(shù)十億事物”而存在。

Gartner 副總裁 David Cearley 表示，數(shù)字孿生對部署物聯(lián)網(wǎng)的組織帶來的好處是驚人的。他總結(jié)道:“在維護、維修和運營以及優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)性能方面，可以帶來數(shù)十億美元的節(jié)省”。

責(zé)任編輯：趙寧寧      來源： 物聯(lián)之家網(wǎng)

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