什么是数字孪生?
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数字孪生是美国宇航局在20世纪60年代构想的，当时该组织将在地面上创建物理复制系统，以匹配太空中的系统。
IEEE会员Todd Richmond表示：“然而，直到最近创新技术的进步——比如用于提取大量数据的物联网（IoT）设备——数字孪生才开始真正成熟。”
现在，Gartner预测到2031年，数字孪生市场的收入将达到1830亿美元。
当人们考虑到世界上各行各业的顶尖公司都在利用数字孪生技术来优化一切时，就很容易明白为什么了。
但是到底什么是数字孪生呢？
更重要的是，数字孪生能做什么？
什么是数字孪生？
根据IEEE高级会员Paulo Miyagi的说法，数字孪生本质上是“存在于物理世界中的对象或系统的精确数字复制品，不断用实时数据更新以通知决策”。
为了实现这一目标，所讨论的对象或系统配备了各种物联网设备，这些设备充当传感器来产生与性能相关的数据——例如，在风力涡轮机的情况下，传感器被用来获取侧重于能量输出、温度、天气条件、性能等的数据。
一旦捕获了这些数据，就可以利用数字孪生来运行模拟，以更好地理解与性能相关的问题，并生成有价值的见解，这些见解反过来可以应用到模拟对象或系统。
Richmond说：“数字孪生提供了一种询问对象或系统的‘如果/为什么不’问题的方式。通过利用可视化、模拟和物联网技术的结合，数字孪生技术使我们能够以前所未有的方式收集对对象和系统的见解。”
为什么数字孪生有价值？
“数字孪生兄弟是最强大的数字转型创新之一，它弥合了物理世界和虚拟世界之间的信息鸿沟，帮助企业快速识别和执行蓬勃发展所需的创新。”
—— Amol Gulhane
IEEE Senior Member
事实上，据麦肯锡估计，数字孪生技术可以带来高达10%的收入增长，将上市时间缩短50%，并将产品质量提高25%。
Gulhane特别强调了三个显著的领域，数字孪生已经在其中发挥了巨大的作用：
制造——在领先制造商的支持下，数字孪生是工业 4.0 的核心组成部分，有助于在整个产品生命周期中持续优化制造流程。特别是，工厂的数字孪生被用来加强对生产流程、预测性维护、劳动力安全等的管理。
交通——复杂交通系统的数字复制品可以帮助研究人员和开发人员更好地理解、创建和管理负责将人员和货物从A点运送到B点的基础设施。例如，世界各地的主要机场已经开始将数字孪生技术，以创建其运营的整体视图，实现从交通控制到行李处理的一切优化，以提高运营效率。
生命科学——随着研究人员竞相开发安全有效的疫苗来对抗COVID，制造业规划者利用数字孪生技术来模拟工业流程、供应链和物流，以便快速有效地扩大生产规模。
数字孪生技术的扩散势必会继续下去，因为能够更好地理解物理对象和系统而无需进行昂贵的分析具有很大的价值。
数字孪生的未来如何？
IEEE高级会员Roberto Saracco认为，数字孪生将越来越多地发挥作用，帮助解决世界面临的一些最紧迫挑战。
“疫情对全球供应链的影响凸显了物流挑战，如果我们要避免未来的中断情况，就必须应对这些挑战，”Saracco说，“有理由相信，在机器学习、物联网设备、数据湖、自动化和其他颠覆性技术的支持下，数字孪生将在重新定义我们将事物和人员从一个地方移动到另一个地方的方式中发挥作用。”
Gulhane认为，数字孪生实际上拥有无限的潜力。
“越来越多的认知能力被用于数字孪生的使用，”Gulhane说，“数字孪生技术也将在未来通过其他新兴技术的进步进行优化，这将有助于产生提高产品和流程效率所需的新见解。”
了解更多：
如果您想了解更多关于数字孪生兄弟的使用、使用中的挑战以及实现它们的技术，可至IEEE Access查看以下内容：“Digital Twins: Values, Challenges, and Enablers From a Modeling Perspective”：https://ieeexplore.ieee.org/document/8972429。
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