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。

這與數字孿生的想法非常相似。然而，數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字模擬。

數字孿生的功能

數字孿生（Digital Twin）是指通過數字模型或虛擬表示來反映現實世界中實體（物體、系統、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。而物聯網則是通過各種信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器等各種裝置與技術，實時采集需要監控、連接、互動的物體或過程的信息，并通過網絡實現這些信息的交互和共享。

數字孿生與物聯網的結合可以形成一個強大的閉環系統：物聯網提供實時數據，數字孿生則利用這些數據在虛擬空間中進行模擬、預測和優化，進而指導物理世界的操作和改進。

在許多方面，數字孿生與虛擬機相似，因為它是一個數字實體，旨在模仿物理對象的工作方式。但是，虛擬機是被設計用來替代真實的物理計算機的。相比之下，數字孿生被設計用來測試和實驗，但最終目的是將從數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字孿生和數字碰撞測試假人。汽車設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字孿生，并使用這些碰撞數據，最終目的是改善真實汽車的安全性。

數字孿生和物聯網

創建太空艙、汽車碰撞測試的數字孿生是一項極其復雜的工作，涉及研究這些項目的物理特性，然后開發一個精確的數學模型來描述它們及其行為。

但對物聯網相關人員來說，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雜的東西相比，這些傳感器的數學建模要簡單多了。

這意味著創建多種類型物聯網設備的數字孿生相對簡單、快速，而且至關重要的是，成本低廉。

許多物聯網環境由大量簡單的相同設備組成的，例如貨柜中的溫度或濕度傳感器，或車輛中的 GPS 單元。這意味著一旦創建了設備的數字孿生，并向它們提供數據，就可以創建大量這些設備協同工作的模擬。這可以是“人造”數據，也可以是現有物理設備接收到的數據。

正如我們將看到的，這對大規模物聯網部署和管理的影響是巨大的。

原型設計

在物聯網項目的開始，數字孿生可以用作設備原型，以幫助微調設備本身及其固件、加密系統和其他軟件的精確設計。

一旦該過程完成，可以使用數字孿生來幫助優化設備的部署，方法是測試實際需要多少設備，它們應該放置在哪里，以及它們應該如何通過各種網絡連接到數據收集中心。

測試更新和更改

一旦部署了大量設備，數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送給物理對應方。當對設備相互交互的方式進行更改時，這可能特別有用，因為大規模模擬允許開發人員在大規模部署補丁和更新之前查看結果。

數字孿生的價值

數字孿生特別適合物聯網部署，因為物聯網設備相對簡單，而且數字孿生可以以很少或沒有成本進行復制。認識到這一點，Gartner預測，在不久的將來，數字孿生將為“數十億事物”而存在。

Gartner 副總裁 David Cearley 表示，數字孿生對部署物聯網的組織帶來的好處是驚人的。他總結道:“在維護、維修和運營以及優化物聯網資產性能方面，可以帶來數十億美元的節省”。

責任編輯：趙寧寧      來源： 物聯之家網

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