数字孪生 - 认知篇

前言

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数字孪生（超越现实的概念）_百度百科 (baidu.com)

一、什么是数字孪生

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Digital Twin，简称DT，对于数字孪生，实际上是一种现实与虚拟的映射，通过现实多元数据的获取，映射到模型孪生空间，进行以可视数据的视角去解决实际现实中的实际问题，它实际上是一种双向映射的过程。

2011 年，Michael Grieves 教授在《几乎完美：通过PLM驱动创新和精益产品》给出了数字孪生的三个组成部分：

1. 物理空间的实体产品；
2. 虚拟空间的虚拟产品；
3. 物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口；

下面有一段摘自百度百科的一段话：

在智能制造领域最先使用数字孪生概念的是美国的航空航天局（NASA）在阿波罗项目中，美国国家航空航天局使用空间飞行器空间飞行器的数字孪生对飞行中的空间飞行器进行仿真分析，监测和预测空间飞行器的飞行状态，辅助地面控制人员作出正确的决策。从美国国家航空航天局对数字孪生的应用来看，数字孪生主要是要创建和物理实体等价的虚拟体或数字模型，虚拟体能够对物理实体进行仿真分析，能够根据物理实体运行的实时反馈信息对物理实体的运行状态进行监控，能够依据采集的物理实体的运行数据完善虚拟体的仿真分析算法，从而对物理实体的后续运行和改进提供更加精确的决策。

从上面这句话我们也可以看出，数字孪生所存在的意义，通过物理空间产生的多元数据反馈到虚拟空间，再透过虚拟空间去反哺物理空间。

二、需求痛点价值的碰撞

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数字孪生解决的第一个问题，就是数据孤岛，那么，曾经的数字孤岛会是怎么样的？

引入数字孪生的思维模型后，呈现出来的视角是一种肉眼可见的、不可见的三维真空的数据视角。

为什么我要在虚拟空间上画一个又一个的文本图标，实际上在数字孪生中，也分为好几个执行阶段。

• 第一阶段：多元数据的输入，实体产品的控制与检测，仅作为美观展示的模型平台；
• 第二阶段：在前一阶段的基础上，能拥有大数据集的处理能力、智慧化的应急控制、云化的健壮与稳定，物理/虚拟意义上的生产推动力；
• 第三阶段：完整的生态联动，生产智能化分析与决策，产品在研发、运维等全生命周期内的效益，真正意义上的现实与人工智能世界的火花碰撞。

除了数字孤岛以外，我们再来思考一个场景：你邻里街坊突然发生了火灾，你的第一反应是什么？

1. 打119电话，火警，告知具体位置；
2. 此时可能触发消防预警设备，喷出水花；
3. 在不会伤害到自己的基础上，能不能喊来其它人帮忙；

那么，上面的这几件事，我们是否可以通过更加智能化的预测来解决呢？

1. 发生火灾之前，温感系统报警，传达数字化平台；
2. 提前预测，实时联动到相关人员；
3. 事情发生，触发应急处置方案；

实际上，数字孪生在生活中的作用，就是在现实空间中创建一个数字化的虚拟世界，更好的动态描述现实世界存在的事物，从而为现实世界服务。

三、应用价值

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目前对于数字孪生所存在的价值，它已经覆盖了各行业的领域中。

• 智慧城市

  实现城市中的动态智能监控管理，全景化布控，对城市数据进行智能化分析，并通过智能化的自主学习能力去解决例如交通压力等问题。

• 生产制造

• 工业产品

• 物流领域

• 农业领域

• 医疗领域

同时，数字孪生与元宇宙之间也存在着不可分割的奇妙联系，这个以后会再说。

四、技术架构与落地

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在数字孪生的技术落地中，概念上永远逃不开

1. 云计算
2. 物联网
3. 大数据
4. 人工智能
5. 5G通讯

很耳熟对吧？实际上它也是一个不断走在前沿的一项联动的技术与思维，将万物互联的概念做到极致。

而在现实中：

PIC

虚拟世界中：

PIC

这是本人对于Java后端架构设计的一些拙见，意图打造成一个通用型的项目平台架构，利用的开源版BladeX进行二次开发。

关于代码仓库地址在最后一节。

代码仓库地址

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物联网通用后台模型-基于BladeX: 基于开源版BladeX所搭建的通用物联网平台服务端 (gitee.com)