開車的人都怕遇到這種情況：cheliangzaiyewaituranpaomao
，zijibuhuixiu
，fujinyemeiweixiudian。ruguozheliangchepeiyouyigeshuziluanshengxitong，yutayitongyunzhuan
，shishixianshichelianggebufenyunxingzhuangkuang，tiqiangaozhikenenghuichuxiandeguzhangyijinxingweihu，namejiunengjianshaocheliangyiwaipaomaoqingkuangdefasheng。

這項功能被稱為“預測性維護”，是(shi)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)要(yao)優(you)勢(shi)。數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)是(shi)指(zhi)物(wu)理(li)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)對(dui)象(xiang)在(zai)虛(xu)擬(ni)空(kong)間(jian)中(zhong)的(de)數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)，該(gai)模(mo)型(xing)通(tong)過(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)隨(sui)時(shi)獲(huo)取(qu)真(zhen)實(shi)物(wu)體(ti)的(de)數(shu)據(ju)，並(bing)隨(sui)之(zhi)一(yi)起(qi)演(yan)變(bian)
、成熟甚至衰老。利用該模型
，人們可以對物理對象進行分析
、預測、診zhen斷duan或huo者zhe訓xun練lian
，從cong而er優you化hua和he決jue策ce。這zhe個ge數shu字zi模mo型xing就jiu像xiang是shi真zhen實shi物wu體ti的de孿luan生sheng兄xiong弟di，因yin而er得de名ming。小xiao到dao一yi顆ke螺luo絲si釘ding，大da到dao一yi座zuo城cheng市shi
，物wu理li世shi界jie中zhong的de各ge種zhong事shi物wu均jun可ke擁yong有you數shu字zi孿luan生sheng模mo型xing。

數字孿生並不是全新技術
，而是建模仿真技術在製造領域的新發展之一。與一般的建模仿真相比，數字孿生的模型是數字化、動(dong)態(tai)的(de)，數(shu)字(zi)模(mo)型(xing)與(yu)其(qi)物(wu)理(li)對(dui)象(xiang)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)一(yi)致(zhi)。數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)這(zhe)一(yi)術(shu)語(yu)最(zui)早(zao)應(ying)用(yong)於(yu)航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)領(ling)域(yu)
，即(ji)用(yong)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)模(mo)擬(ni)飛(fei)行(xing)器(qi)執(zhi)行(xing)任(ren)務(wu)前(qian)的(de)虛(xu)擬(ni)飛(fei)行(xing)
，從(cong)而(er)對(dui)各(ge)項(xiang)參(can)數(shu)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi)和(he)優(you)化(hua)。此(ci)後(hou)，數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)越(yue)來(lai)越(yue)受(shou)到(dao)工(gong)業(ye)界(jie)和(he)學(xue)術(shu)界(jie)的(de)關(guan)注(zhu)。

目前，數字孿生技術主要應用於工業領域。在虛擬空間構建產品的數字孿生模型，完成產品設計、工藝優化
，甚至模擬工廠布局，實現資源調配、智能化生產，顯著提高生產效率。德國西門子公司推出了較為完整的企業數字孿生體係，用數字孿生技術打造虛擬車間、數字工廠。美國通用公司在其工業互聯網平台Predix上利用數字孿生技術，對飛機發動機進行實時監控、故障檢測和預測性維護。美國特斯拉公司為其生產的車輛配備了數字孿生模型，通過傳感器接收數據、實時更新程序。據估計
，到2021年，全球50%的大型工業企業將使用數字孿生技術
，效率將提高10%。

數字孿生將是數字化轉型的重要內容。結合物聯網
、5G
、大數據、雲計算、虛xu擬ni現xian實shi等deng技ji術shu，數shu字zi孿luan生sheng的de應ying用yong空kong間jian正zheng不bu斷duan擴kuo展zhan。數shu字zi孿luan生sheng技ji術shu可ke以yi給gei醫yi療liao保bao健jian和he病bing人ren護hu理li帶dai來lai革ge命ming性xing變bian化hua。患huan者zhe穿chuan戴dai上shang傳chuan感gan器qi，由you人ren工gong智zhi能neng進jin行xing實shi時shi監jian測ce的de數shu字zi孿luan生sheng模mo型xing就jiu隨sui之zhi生sheng成cheng
，其qi體ti征zheng變bian化hua會hui如ru實shi反fan映ying在zai模mo型xing上shang。醫yi生sheng可ke時shi刻ke監jian測ce病bing情qing進jin展zhan，第di一yi時shi間jian發fa現xian問wen題ti
，並bing在zai數shu字zi孿luan生sheng模mo型xing上shang進jin行xing試shi驗yan，以yi獲huo得de最zui佳jia治zhi療liao方fang案an。數shu字zi孿luan生sheng技ji術shu還hai可ke以yi大da大da縮suo短duan新xin藥yao從cong開kai發fa到dao上shang市shi的de時shi間jian。此ci外wai
，城cheng市shi管guan理li
、智慧農業

、教育培訓等都將是數字孿生技術的重要應用領域。

不bu過guo
，數shu字zi孿luan生sheng技ji術shu的de發fa展zhan也ye麵mian臨lin許xu多duo挑tiao戰zhan。其qi中zhong最zui主zhu要yao的de是shi保bao證zheng所suo建jian立li數shu字zi模mo型xing的de可ke信xin性xing。建jian立li一yi個ge高gao質zhi量liang的de數shu字zi模mo型xing

，並bing使shi其qi能neng夠gou最zui大da程cheng度du反fan映ying物wu理li對dui象xiang的de特te性xing
，這zhe一yi工gong作zuo仍reng任ren重zhong道dao遠yuan。目mu前qian，數shu字zi孿luan生sheng在zai很hen多duo場chang景jing還hai隻zhi能neng作zuo為wei決jue策ce輔fu助zhu或huo參can考kao。

（作者為北京航空航天大學自動化科學與電氣工程學院教授

、國際建模仿真學會前主席）