數(shù)字孿生，也稱(chēng)為數(shù)字映射。數(shù)位空間構(gòu)造的數(shù)字虛體與物理空間中的物理實(shí)體十分相似，但它不僅反映了物理世界，還接受了實(shí)時(shí)物理世界信息，反過(guò)來(lái)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)物理世界。因此，數(shù)字孿生體是動(dòng)態(tài)的。

數(shù)字孿生：充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，將多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的模擬整合到虛擬空間中。實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)體裝備全生命周期的映射，從而反映相應(yīng)實(shí)體裝備的整個(gè)生命周期過(guò)程。

數(shù)字孿生與仿真區(qū)別

仿真技術(shù)是將包含了確定性規(guī)律的模型轉(zhuǎn)化成仿真軟件的方式來(lái)模擬物理世界的一種技術(shù)，其目的是依靠正確的模型、完整的信息和環(huán)境數(shù)據(jù)，反映物理世界的特性和參數(shù)。傳統(tǒng)的仿真技術(shù)，如數(shù)值仿真、統(tǒng)計(jì)仿真、系統(tǒng)仿真、基于精益系統(tǒng)的仿真等，都是以離線的、獨(dú)立的、特定階段的方式來(lái)模擬物理世界，不具備分析和優(yōu)化物理實(shí)體的功能。

數(shù)字孿生是通過(guò)實(shí)測(cè)、模擬、數(shù)據(jù)分析等手段，實(shí)時(shí)感知、診斷、預(yù)測(cè)物理實(shí)體對(duì)象的狀態(tài)，并通過(guò)優(yōu)化指示調(diào)節(jié)物理實(shí)體對(duì)象的行為。在數(shù)字孿生體中，仿真技術(shù)只是一種創(chuàng)造與操作技術(shù)。

數(shù)字孿生技術(shù)架構(gòu)，包含五層，自下而上為感知、數(shù)據(jù)、建模、可視化和應(yīng)用。

數(shù)字孿生各層技術(shù)簡(jiǎn)單介紹如下：

（1）感知：為了實(shí)時(shí)感知物理實(shí)體及其運(yùn)行環(huán)境，需要傳感技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)的支撐。

（2）數(shù)據(jù)：通過(guò)監(jiān)測(cè)和傳感獲得的數(shù)據(jù)，需要利用先進(jìn)的通信技術(shù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)平臺(tái)或數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和建模。

（3）建模：建模方法包括機(jī)理建模方法和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)建模方法。前者根據(jù)研究對(duì)象的機(jī)理特性建立數(shù)學(xué)公式，并賦予參數(shù)，然后應(yīng)用數(shù)值計(jì)算方法或解析方法進(jìn)行計(jì)算，一般適合于機(jī)理清楚的物理系統(tǒng)；后者是指采用統(tǒng)計(jì)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)方法建立模型，適合于機(jī)理不明確或只存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的研究對(duì)象。

（4）可視化：數(shù)字孿生需要很直觀的可視化效果，三維展示、地理信息系統(tǒng)（GIS）、AR/VR等都是很重要的可視化技術(shù)。

（5）應(yīng)用：數(shù)字孿生應(yīng)用的領(lǐng)域很多，智慧城市、精準(zhǔn)醫(yī)療、智能制造、智慧能源是最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

數(shù)字孿生的工作原理

數(shù)字孿生是一種虛擬模型，旨在準(zhǔn)確反映物理對(duì)象。研究對(duì)象（例如風(fēng)力渦輪機(jī)）配備了與重要功能領(lǐng)域相關(guān)的各種傳感器。這些傳感器產(chǎn)生有關(guān)物理對(duì)象性能不同方面的數(shù)據(jù)（例如能量輸出、溫度、天氣條件等），然后將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到處理系統(tǒng)并應(yīng)用于數(shù)字副本。

一旦獲得此類(lèi)數(shù)據(jù)，虛擬模型可用于運(yùn)行模擬、研究性能問(wèn)題并帶來(lái)可能的改進(jìn)，所有這些都是為了產(chǎn)生有價(jià)值的見(jiàn)解，然后可以將其應(yīng)用回原始物理對(duì)象。

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