涨知识：十大战略技术趋势之数字孪生

如果你使用 3D 模型及其数据，你可能听说过“数字孪生”是一种潜在的分析和优化解决方案。但究竟什么是数字孪生?

数字孪生的定义

数字孪生这个词最近几年应该经常会看到，但相信很多朋友对数字孪生的意义不甚了解。那么究竟什么是数字孪生?它会对我们的生产生活带来什么样的改变?它的未来会是什么样呢?

今天的【数维图研究院】专栏就为大家科普科普，一起来涨知识吧!

数字孪生的官方定义：数字孪生(Digital Twin)是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为。

可能很多朋友看了这个解释更迷糊了。

从最简单的定义来看，数字孪生是物理实体的 3D 模型，3D 模型的动画由真实实体的实时数据驱动。

其实，用最直白的一句话简单概括就是：数字孪生就是在一个设备或系统的基础上，创造了一个数字版的“克隆体”。就好比现实世界的你拥有了一个数字世界的 “孪生兄弟”， 你俩完美同步，数字世界的他甚至会比你更快地看待未来世界，提前告诉你未来会发生什么，如何应对。是否瞬间get了数字孪生的核心意义呢?

也许你会说，那数字孪生有什么用呢?

数字孪生体最大的特点在于：它是对实体对象的动态仿真。也就是说，数字孪生体是会“动”的。而且，数字孪生体不是随便乱“动”。它“动”的依据，来自本体的物理设计模型，还有本体上面传感器反馈的数据，以及本体运行的历史数据。说白了，本体的实时状态，还有外界环境条件，都会复现到“孪生体”身上。

我们来举个栗子：假设老板要求你优化工厂的装配线，看看是否可以减少制造时间或成本。作为第一步，你需要构建一个工厂的 3D 模型，其中包括生产中涉及的所有内容——包括生产设备、原材料、传送带、叉车、手推车，甚至是人员。然后，在物理工厂本身中，你需要配置机器向你发送有关其操作的实时数据，例如完成一个周期的时长。

接下来，你需要用像Sovit3D一样的可视化开发平台设计一个软件界面来处理实时数据并实时更新 3D 模型。现在，你可以在计算机屏幕中看到工厂的最新信息。还可以通过数学模型和工具进一步分析捕获的数据。

数字孪生应用价值

看到这里，是不是对数字孪生有了一个初步认识，接下来切回科普频道，数字孪生连接起了物理世界和信息世界，在现实场景各行各业中已经具有了实现和推广应用的巨大潜力，那么它的实际应用意义和价值究竟体现在哪呢?

可视化

可视化是数字孪生技术价值最基础的体现。通过感知采集到的数据，对物理实体进行动态监测和即时描述，相比于其它可视化手段，数字孪生更容易获取信息，并且更容易从远处进行解释。

高效分析

结合模拟技术的数字孪生可以提供比如对象内部生成的信息或对象综合质效评价信息，这可以用作现有产品的故障排除工具，有助于后期性能的优化改进。

数据追踪

数字孪生技术可以使用测量或推导的数据进行原因或发展方向的诊断，记录并分析实时数据，实现可视化流式数据追踪。

预测未来

数字孪生模型可以揭示各类要素之间的复杂关系，甚至预测物理实体可能的未来状态，为辅助物理实体管理者决策提供有力数据支撑。

数字孪生应用案例

自概念提出以来，数字孪生技术在不断地快速演化，无论是对产品的设计、制造还是服务，都产生了巨大的推动作用。而数字孪生不论是在城市建设管理，还是工业化建设等不同行业的深度推广应用，都带来了无限可能性。一起来看看数字孪生技术有哪些创新应用案例吧。

智慧城市

近年来在城市建设的过程中，CIM通过BIM、三维GIS、大数据、云计算、物联网(IoT)、智能化等先进数字技术，同步形成与实体城市“孪生”的数字城市，实现城市从规划、建设到管理的全过程、全要素、全方位的数字化、在线化和智能化，改变城市面貌，重塑城市基础设施。

数字孪生城市为城市治理带来新变革。由模型叠加数据构建的数字孪生城市，在支撑城市治理方面有几个得天独厚的优势：一是提供全景视角、城市多维度观测和全量数据分析，对城市发展态势提前推演预判，以数据驱动决策，以仿真验证决策，线上线下虚实迭代，促使资源和能力的最优配置，促进科学决策;二是增进精细管理，360 度无死角监控检测，陆海空全方位立体感知，城市治理能够运筹帷幄之中而决胜千里之外;三是提供协同手段，突发事件应急反应，全域协调联动，就近调度资源。下面将数字孪生在智慧城市建设中的一些场景做一些构想：

数字孪生优化交通出行。通过将物理世界中复杂的交通系统，使用云计算、物联网、人工智能、大数据、实景三维、语义化等技术进行复制，构建可被机器理解的数字孪生交通环境，融合多源异构的交通实时数据，构建交通信息知识图谱，对交通时空大数据进行挖掘、分析及展示，从而实现对交通的监测预警、应急处理以及拥堵治理等功能。

数字孪生助力智能驾驶发展。通过数字孪生实现对道路、地形、交通流、交通标志、光线、天气等的高精度仿真。利用高度逼真、场景丰富的仿真平台，基于真实道路数据、智能模型数据和案例场景数据对自动驾驶车辆进行测试和训练，能够提升智能驾驶的决策执行力和安全稳定性，加速无人驾驶更加安全地落地推广和普及。

数字孪生让应急演练更仿真。利用数字孪生技术以及虚拟现实技术，可以给用户模拟一个真实发生的突发灾难场景，并能快速还原事故现场，例如火灾、暴雪、地震、泥石流等事件，让用户犹如身临其境，更加生动地体验在紧急事件发生时每个行动所带来的后果。

作为新型智慧城市建设的一种新理念、新模式，以CIM为核心技术的数字孪生城市正带动着巨大的产业资源和智力资源参与形成城市级的创新平台。

数字孪生如何实现

实现数字孪生看似是个复杂的过程，但其实，城市、园区、港口、工厂...，这些行业应用都可以通过可视化平台完成，不需要非常高的编程门槛，即使是非程序员也可以完成。Sovit3D数字孪生可视化开发平台有多种行业的场景底板及3D模型库，借由简单的拖拽即可搭建所需的三维场景。此外，Sovit3D平台还可以绑定多源数据，以此来驱动3D模型的动画效果，还原真实的物理场景。

除了智慧城市领域之外，智慧医疗、智慧校园、智慧园区、智慧物流、智慧农业、智慧社区以及安全应急等众多行业领域都在大力发展数字孪生技术，数字孪生应用场景非常广阔。相信在不久的未来，数字孪生将在各行各业探索出超乎想象的可能性，让我们一起拭目以待吧!

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编辑：数维图（SovitJS）

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