數(shù)字孿生 為什么火了？

2019年“數(shù)字孿生”突然火了，變得大家耳熟能詳，像“云、大、物、移、智”一樣，成為了萬眾矚目的焦點。世界著名咨詢公司Gartner也把“數(shù)字孿生”列為了2019年首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢的Top10之一。

首先，讓我們來跟隨近期與“數(shù)字孿生”相關(guān)的事件，逐漸認識一下它。

**1、**導(dǎo)火索

波音737MAX8型飛機在短短半年內(nèi)出現(xiàn)兩次嚴重墜毀事故，墜機事件引發(fā)外界對該型號飛機安全問題的疑慮，亦引發(fā)了對數(shù)字孿生(Digital Twin)技術(shù)的關(guān)注。對工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)人士來說，數(shù)字孿生一詞已經(jīng)是老生常談，它是充分利用物理模型、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)實體裝備的全生命周期過程。是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

**2、**泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

2019年國家電網(wǎng)公司“兩會”做出全面推進“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，目標在2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，2024年建設(shè)完成。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、先進通信技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)。數(shù)字孿生是物聯(lián)網(wǎng)的底層邏輯，它并不局限于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等特定的行業(yè)或者領(lǐng)域，而是貫穿整個物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)邏輯。因此隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的大潮，數(shù)字孿生也被推到了時代前沿。

**3、**5G

2019年是5G的元年，5G核心三大場景中海量物聯(lián)網(wǎng)正是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的底層技術(shù)基礎(chǔ)，所以大家都相信在不遠的將來，必將迎來數(shù)字孿生市場井噴式的發(fā)展。隨著IoT時代的到來，針對某個企業(yè)場景中，需要管理的終端對象是幾百萬幾千萬臺，很明顯這已經(jīng)超出了一個正常人的認知范圍了。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)管理還意味著面臨更復(fù)雜的設(shè)備類型以及相對更不穩(wěn)定的設(shè)備（至少會有較長期處于這個階段）。所以物聯(lián)網(wǎng)的管理必然是一個場景化的管理方式，建立一個跟真實世界一樣的數(shù)字孿生的世界，然后在這個數(shù)字孿生的世界中進行認知、模擬和交互。

由于多方面的因素，導(dǎo)致“數(shù)字孿生”成為了2019年及未來的重點技術(shù)發(fā)展方向。

數(shù)字孿生的起源

那么，數(shù)字孿生是怎么被“生”出來的呢？

這里我就直接引用度娘的話，來帶大家了解一下數(shù)字孿生的起源及定義：

美國國防部最早提出利用Digital Twin技術(shù)，用于航空航天飛行器的健康維護與保障。首先在數(shù)字空間建立真實飛機的模型，并通過傳感器實現(xiàn)與飛機真實狀態(tài)完全同步，這樣每次飛行后，根據(jù)結(jié)構(gòu)現(xiàn)有情況和過往載荷，及時分析評估是否需要維修，能否承受下次的任務(wù)載荷等。

Digital Twin數(shù)字孿生：是充分利用物理模型、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。

Digital Twin是一種超越現(xiàn)實的概念，可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。

看到這，是不是有一種“標題在說啥？”、“又是標題黨！”的趕腳？

No! No! No!

接下來我們就來看一下“數(shù)字孿生”擁有的各種主角光環(huán)。

主角擁有的超能力

**1、**不死小強

數(shù)字孿生作為虛擬世界的存在，當數(shù)字孿生的世界發(fā)生毀滅性的事件或打擊時，能夠隨時進行重置，滿血復(fù)活。這就為無法在真實世界開展的試驗及推演提供了完美的實驗環(huán)境，由數(shù)字孿生替真實世界承受這些可能會發(fā)生的不良后果。

**2、**火眼金睛

在真實世界中，由于物理定律的限制，導(dǎo)致許多真實存在的對象是肉眼不可見的（如地下或墻體內(nèi)部的管路、設(shè)備內(nèi)部的精密元器件等）。但在數(shù)字孿生的世界中則不同，我們可以通過透明化、實體化、展開、爆炸式拆解等各種方式，查看真實世界不可見的對象，并且能夠更精細的查看各種對象的外表及它們的屬性、特性、狀態(tài)等等。

**3、**控制時間

在數(shù)字孿生的世界中，我們能夠處于上帝視角來管理整個世界，當然也包括了控制時間的能力。我們可以進行時間旅行，回到過去追溯數(shù)字孿生世界的各種運行信息，也能夠駕駛時間機器加速前進，探索未來數(shù)字孿生世界的演變方向。

**4、**NewType(高達)

NewType新人類，擁有通過精神力（大腦）遠程控制NewType設(shè)備（機體、浮游炮等）的能力，仿佛為設(shè)備賦予了大腦和靈魂，使設(shè)備能夠智能的運行、相互協(xié)作。數(shù)字孿生統(tǒng)一能夠提供NewType的能力，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的能力，實現(xiàn)遠程管理、遠程控制這些人與物的連接。再進一步，還能夠通過各種智能的算法，在不同場景中，按照業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)設(shè)備間的聯(lián)動，實現(xiàn)物與物的連接。

數(shù)字孿生的場景及機會

其實從上文數(shù)字孿生的定義以及“超能力”介紹中，已經(jīng)能夠推測出數(shù)字孿生的機會和大部分典型使用場景了。

首先，數(shù)字孿生在以下各個方面均有可以落地實踐的機會及場景：

1. 建立場景化的管理模式；

2. 能力共享、賦能；

3. 實時監(jiān)視、控制，運營優(yōu)化；

4. 應(yīng)用大數(shù)據(jù)、智能分析、評估推演、預(yù)防性維護等。

擁有豐富的應(yīng)用場景及機會，為數(shù)字孿生提供了近乎無限的想象空間，另一方面，由于數(shù)字孿生的虛擬特性，導(dǎo)致隨著時間的推移，數(shù)字孿生的投入與真實世界的投入形成鮮明的對比，如下圖所示：

被管對象和業(yè)務(wù)在不斷發(fā)展，真實世界的投資成本也隨之增長，但虛擬投入?yún)s呈現(xiàn)快速的逐年下降的情況，而它豐富的使用場景和創(chuàng)造的價值，使得數(shù)字孿生相關(guān)的建設(shè)注定是一項超高性價比的投資。

既然數(shù)字孿生擁有如此強大的主角光環(huán)和“超能力”，還有跨行業(yè)多維度的使用場景，以及超高的性價比，那它是不是已經(jīng)成為目前市場中的主流應(yīng)用及產(chǎn)品方向了呢？

其實并不是想象的那么順利，它正面臨著一個尷尬的困境……

數(shù)字孿生面臨的困境

數(shù)字孿生Digital Twin已經(jīng)連續(xù)3年被Gartner評為未來一年的首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢（估計今年年底依然會被評為2020年的首要戰(zhàn)略科技發(fā)展趨勢……），但始終不溫不火。

這就像什么呢？比如考公務(wù)員，DT同學(xué)是大家公認的考中外交部或紀委最有希望的人選，這自然是一件值得高興的事，但是如果連續(xù)三年DT同學(xué)都榮登榜首，那他自己的心情應(yīng)該會挺復(fù)雜的。

我們再說回數(shù)字孿生，很多企業(yè)對于數(shù)字孿生的態(tài)度是“想用不敢用”，對于落地的場景及所需的基本條件沒有信心，最終導(dǎo)致數(shù)字孿生多次“登榜”卻始終未中的結(jié)果。而導(dǎo)致這種結(jié)果的原因就是是什么呢？主要來自于搭建數(shù)字孿生世界過程中可能會遇到各種阻礙，比如：

1. **缺乏通用平臺：**數(shù)字孿生涉及設(shè)計、傳感、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)標識、物理虛擬等多個維度的技術(shù)。這些是很難在統(tǒng)一平臺中表示出來的；

2. **物理表征依舊很難進行數(shù)字化模擬：**今天很多物聯(lián)網(wǎng)云平臺提供的“數(shù)字孿生”服務(wù)，實際只能提供一個數(shù)據(jù)監(jiān)控和3D模型而已；

3. **前期投入較大：**孿生一個龐大生產(chǎn)系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)，甚至交通系統(tǒng)，所需要的算力是驚人的。但是占用如此大算力是否能得到效益最大化回報卻值得懷疑。

這些阻礙，對數(shù)字孿生的落地產(chǎn)生了很大的影響，但在這幾年的過程中，仍然有部分企業(yè)在不斷嘗試數(shù)字孿生的落地方案，通過研究和實踐如何選擇核心場景、整合多維的能力、規(guī)避短時間內(nèi)無法解決的困難，逐漸摸索出了各種“先行版”的數(shù)字孿生應(yīng)用，這些應(yīng)用已經(jīng)讓IoT行業(yè)興奮不已。

優(yōu)锘科技已實現(xiàn)落地

北京優(yōu)锘科技有限公司通過“產(chǎn)品+平臺”的縱橫兩條線，覆蓋了“IT+IoT”兩個大的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，通過“可視化+智能化”幫助客戶解決“認知和管理”兩個層次的問題。

優(yōu)锘科技“以IT可視化切入，縱橫雙線延伸，走向數(shù)字孿生”的戰(zhàn)略方向和戰(zhàn)略規(guī)劃，是2012年創(chuàng)業(yè)之初就基本設(shè)定的，來自于創(chuàng)業(yè)團隊創(chuàng)立時對產(chǎn)業(yè)的觀察思考，和對新一代成功的企業(yè)軟件公司的分析。

經(jīng)過多年的實踐嘗試，結(jié)合自身的物聯(lián)網(wǎng)可視化PaaS平臺ThingJS及智能運維產(chǎn)品線Tarsier，優(yōu)锘科技已經(jīng)擁有了多款數(shù)字孿生相關(guān)的產(chǎn)品，并且跨了多個不同行業(yè)，實現(xiàn)了多種使用場景。

**1、**智慧園區(qū)、智慧樓宇

**2、**智慧城市

**3、**智慧校園

**4、**智慧醫(yī)院

**5、**智慧電力

不一一列舉了，有興趣的朋友可以前往優(yōu)锘科技官網(wǎng)主頁http://uinnova.com/或ThingJS平臺http://www.thingjs.com/了解詳細信息。

改變未來的“主角”

在未來，數(shù)字孿生必將會在以下幾方面充分體現(xiàn)自己的價值：

1. 成為物聯(lián)網(wǎng)項目的一部分；

2. 新的業(yè)務(wù)運營模式；

3. 成為測量的模型；

4. 運營模型與測量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)閉環(huán)。

我們再將數(shù)字孿生的范圍擴大，可以去嘗試更復(fù)雜的高級仿真，比如：人類未來，生態(tài)系統(tǒng)，場所（建筑、城市）等復(fù)雜的模型。