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數(shù)字孿生起源于工業(yè)領域。面對快速變化的市場和競爭環(huán)境，傳統(tǒng)的實體“試錯法”已難以滿足競爭的需要，基于數(shù)字仿真的“模擬擇優(yōu)法”應運而生。它依托基于模型的產(chǎn)品定義（MBD）、全數(shù)字化樣機、數(shù)字孿生體等一系列新技術、新理念，通過推動產(chǎn)品研發(fā)、驗證、制造、服務業(yè)務在賽博空間的快速迭代，實現(xiàn)研發(fā)生產(chǎn)效率的大幅提升。

數(shù)字孿生以數(shù)字化方式拷貝一個物理對象，模擬對象在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，對產(chǎn)品、制造過程乃至整個工廠進行虛擬仿真，從而提高制造企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、制造的生產(chǎn)效率。

與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計不同，數(shù)字孿生技術在虛擬的三維空間里打造產(chǎn)品，可以輕松地修改部件和產(chǎn)品的每一處尺寸和裝配關系，使得產(chǎn)品幾何結構的驗證工作、裝配可行性的驗證工作、流程的可實行性大為簡化，可以大幅度減少迭代過程中的物理樣機的制造次數(shù)、時間和成本。

據(jù) Gartner 預測，到 2021 年，全球 50％的大型工業(yè)企業(yè)將使用數(shù)字孿生技術，效率提高達 10％。尤其是制造業(yè)和工程行業(yè)的公司，如果想要在競爭中保持領先地位，就需要考慮將實施數(shù)字孿生技術納入公司的智能發(fā)展戰(zhàn)略中。

數(shù)字孿生的真正功能在于能夠在物理世界和數(shù)字世界之間全面建立準實時聯(lián)系，實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界互聯(lián)、互通、互操作，構建虛擬世界對物理世界描述、診斷、預測、決策新體系，優(yōu)化物理世界資源配置效率。

從具體實現(xiàn)路徑來看，數(shù)字孿生首先對物理對象各類數(shù)據(jù)進行集成，是物理對象的忠實映射。其次，數(shù)字孿生存在于物理對象的全生命周期，與其共同進化，并不斷積累相關知識。最后，數(shù)字孿生不僅對物理對象進行描述，而且能夠基于模型優(yōu)化物理對象，最終實現(xiàn)對物理世界的改造。

數(shù)字孿生技術對物理世界的重建已經(jīng)應用于許多領域。

波音777是世界首架無圖紙、無模型、利用數(shù)字孿生設計的客機。波音777的零部件多達300萬個，設計過程中沒有“一張圖紙”，直接進行量產(chǎn)。通過數(shù)字孿生技術，有效縮短研發(fā)周期40%，減少返工量50%。

在智慧城市的建設中，數(shù)字孿生提供了更多的可能性。少數(shù)城市率先利用數(shù)字孿生技術進行智慧城市管理，杭州數(shù)字孿生城市已現(xiàn)雛形。在杭州蕭山區(qū)，通過阿里云 ET 城市大腦自動調(diào)配紅綠燈，讓 120 救護車到達現(xiàn)場時間縮短了一半，在分秒必爭的急救路上，用技術為患者開出一條“綠色生命線”。借助 ET 城市大腦的力量，杭州目前已經(jīng)實現(xiàn)交通信號燈的智能配置，試點區(qū)域通行時間減少 15.3%。

達索公司的“跳動心臟”的項目，成功地捕捉到如何通過每股肌肉纖維來產(chǎn)生電力，以復制出人類心臟的真實動作。在準確地描繪整個物理過程后，模型就會自己建立起來。親眼看到 3D 版心臟的缺陷，有助于外科醫(yī)生規(guī)劃最佳手術方案。

隨著傳統(tǒng)的建模仿真技術與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術的進一步融合 , 數(shù)字孿生的價值和作用將會得到更大的體現(xiàn)，數(shù)字孿生將會在更多領域發(fā)揮更為重要的作用。

未來，無論在制造、醫(yī)療、建筑等領域都將在賽博世界探索建立起一套與物理空間實時聯(lián)動的運行體系，實現(xiàn)對制造流程、建筑結構、醫(yī)學實驗、城市管理等方面資源優(yōu)化配置?；凇拔锢韺嶓w+數(shù)字孿生”的資源優(yōu)化配置體系將成為數(shù)字化發(fā)展的終極模式。

過去幾十年數(shù)據(jù)量的爆炸式增長，意味著物理世界的數(shù)字孿生不斷完善。未來，物理世界的數(shù)字鏡像將從分時到實時、從宏觀到微觀不斷完善，形成一個完整的數(shù)字孿生。其作用從輔助人類進行物理世界的改造，進化到?jīng)Q定物理世界改造，甚至創(chuàng)造超越人類想象的新世界。

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