開車的人都怕遇到這種情況：車(che)輛(liang)在(zai)野(ye)外(wai)突(tu)然(ran)拋(pao)錨(mao)
，自(zi)己(ji)不(bu)會(hui)修(xiu)

，附(fu)近(jin)也(ye)沒(mei)維(wei)修(xiu)店(dian)。如(ru)果(guo)這(zhe)輛(liang)車(che)配(pei)有(you)一(yi)個(ge)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)係(xi)統(tong)，與(yu)它(ta)一(yi)同(tong)運(yun)轉(zhuan)，實(shi)時(shi)顯(xian)示(shi)車(che)輛(liang)各(ge)部(bu)分(fen)運(yun)行(xing)狀(zhuang)況(kuang)
，提(ti)前(qian)告(gao)知(zhi)可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)的(de)故(gu)障(zhang)以(yi)進(jin)行(xing)維(wei)護(hu)，那(na)麼(me)就(jiu)能(neng)減(jian)少(shao)車(che)輛(liang)意(yi)外(wai)拋(pao)錨(mao)情(qing)況(kuang)的(de)發(fa)生(sheng)。

這項功能被稱為“預測性維護”，shishuziluanshengjishudezhongyaoyoushi。shuziluanshengshizhiwulikongjianzhongdeduixiangzaixunikongjianzhongdeshuzimoxing，gaimoxingtongguochuanganqisuishihuoquzhenshiwutideshuju
，bingsuizhiyiqiyanbian

、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）