數字孿生(DigitalTwin)是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、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，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

巴黎圣母院的一場大火讓世界嘆息，修復工作也立刻被提上議程。

從目前來看，恢復大教堂的信息比較豐富，包括各種平面圖像、3D圖像等。而更為重要的是，美國瓦薩學院的藝術歷史學家安德魯?塔隆(AndrewTallon)在2014-2015年期間，通過使用激光掃描儀創建了一個完美無瑕的大教堂的數字模型。

通過這個數字模型不僅建立起大教堂的三維圖像，同時能夠揭示其他難以察覺的結構問題。巴黎圣母院已經在虛擬世界中得到永生，數字模型或許也能夠幫助巴黎圣母院的修復，讓其“重生”。

通過數字模型，越來越多的人認識到數字孿生技術的應用價值。此前的波音空難調查中，也凸顯出數字孿生技術的重要作用。

1數字孿生是什么

數字孿生(DigitalTwin)是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、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，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。

數字孿生是一個物理產品的數字化表達，以便于我們能夠在這個數字化產品上看到實際物理產品可能發生的情況，與此相關的技術包括增強現實和虛擬現實。

美國國防部最早提出利用DigitalTwin技術，用于航空航天飛行器的健康維護與保障，隨后逐漸拓展到其他領域。

在未來，物理世界中的各種事物都將可以使用數字孿生技術進行復制。

2數字孿生可以應用到哪些方面

數字孿生具有將虛擬空間和物理實體緊密融合的特點，在5G技術下，數字孿生將更容易落地。

工業

數字孿生目前主要運用于工業中，在工業領域，通過數字孿生技術的使用，將大幅推動產品在設計、生產、維護及維修等環節的變革。

基于模型、數據、服務方面的優勢，數字孿生正成為工業互聯網關鍵技術，同時，工業互聯網業亦成為數字孿生技術擴展應用場景的孵化床，從制造業逐步延伸拓展至更多的工業互聯網空間。

目前洛克希德?馬丁公司視它為未來國防工業6大頂尖技術之首，美國GE公司已為每個引擎、每個渦輪、每臺核磁共振，創造了一個數字孿生體，通過這些擬真的數字化模型，在虛擬空間調試、實驗，以讓機器的運行效果達到最佳。

通過數字孿生技術，不僅能夠對工廠設備進行監測，實現故障預判和及時維修，還可以實現遠程操控，遠程維修，極大降低運營成本，提高安全性。

醫療

在個人的健康監測與管理方面，通過數字孿生可以更清楚地了解我們身體的變化，對疾病做出及時預警。

未來通過各種新型醫療檢測和掃描儀器以及可穿戴設備，我們可以完美地復制出一個數字化身體，并可以追蹤這個數字化身體每一部分的運動與變化，從而更好地進行健康監測和管理。但同時，時刻監測反饋所帶來的心理暗示是否會影響人類健康又會成為課題。

通過5G等傳輸技術，遠程醫療也將能夠更為普及。目前全國首例基于5G的遠程人體手術――帕金森病“腦起搏器”植入手術成功完成，這對實現優質醫療資源下沉、實現自動診療有著重要意義。

全國首例基于5G的遠程人體手術

智慧城市

未來，無人機群將為城市提供基于圖像掃描的城市數字模型，街道、社區、娛樂、商業等各功能模塊都將擁有數字模型。

隨著城市數字模型的擴充與發展，數字孿生技術將覆蓋城市的每條電力線、變電站、污水系統、供水和排水系統、城市應急系統、Wi-Fi網絡，高速公路，交通控制系統等所有看見或看不見的地方。

目前中國的雄安新區定位于綠色、智能的數字孿生城市。

其市民服務中心以實踐“數字孿生”理念為指引，深度融合應用互聯網、云計算、大數據技術，從基礎設施智能化、物聯網平臺、塊數據平臺、多場景智能應用等各領域，實現物理空間與虛擬數字空間交互映射、融合共生，正在建立起國際領先、中國特色的智慧生態示范園區。

雄安新區街道及地下管廊示意圖

3目前的困境

據預測，到2022年，85%的物聯網平臺將使用某種數字孿生技術進行監控，少數城市將率先利用數字孿生技術進行智慧城市的管理。但目前還存在很多的困境。

數字孿生技術需要進行全域感知、運行監測，并整合歷史積累數據進行運算，還要做到快速及時地輸出信息，首先是高度依賴傳感器所采集的數據和信息。

在數據的感知方面，在目前的技術水平看來，在工廠中對機器的精確的全域感知依然有難度，更不要說其他領域了。物理實體的數據不夠詳盡，因此數字副本也會有所缺失，這就會導致數字副本得出的預測和判斷有誤差，這個問題的解決需要芯片、傳感器、物聯網等技術進步。

其次軟件上，需要更加先進的算法，各類軟件的整合，例如利用人工智能、邊緣計算等技術，對數據進行更加快速的分析處理，進行可視化呈現。

目前數字孿生技術的瓶頸來自方方面面，還無法大規模普及使用，但它可以為工業制造、未來生活帶來無限的可能。隨著其他技術的發展，數字孿生將有更多想象空間。