【陈根：从虚实映射到全生命周期管理，数字孪生在发展】文|陈根
虚实映射是数字孪生的基本特征 ， 虚实映射通过对物理实体构建数字孪生模型 ， 实现物理模型和数字孪生模型的双向映射 。 这对于改善对应的物理实体的性能和运行绩效具有重要作用 。
对于工业互联网、智能制造、智慧城市、智慧医疗等未来的智能领域来说 ， 虚拟仿真是其必要的环节 。 而数字孪生虚实映射的基本特征 ， 为工业领制造、城市管理、医疗创新等领域由“重”转“轻”提供了良好路径 。
在新冠肺炎疫情期间 ， 闻名世界的雷神山医院便是利用了数字孪生技术进行建造 。 中南建筑设计院（CSADI）临危受命 ， 设计了武汉第二座“小汤山医院”——雷神山医院 。 其采用BIM技术建立雷神山医院的数字孪生模型 ， 根据项目需求 ， 利用BIM技术指导和验证设计 ， 为设计建造提供了强有力的支撑 。
近年的数字孪生城市的构建 ， 更是引发城市智能化管理和服务的颠覆性创新 。 比如 ， 中国河北的雄安新区就融合地下给水管、再生水管、热水管、电力通信缆线等12种市政管线的城市地下综合管廊数字孪生体让人惊艳；江西鹰潭“数字孪生城市”荣获巴塞罗那全球智慧城市大会全球智慧城市数字化转型奖 。
此外 ， 由于虚实映射是对实体对象的动态仿真 ， 也就意味着数字孪生模型是一个“不断生长、不断丰富”的过程：在整个产品生命周期中 ， 从产品的需求信息、功能信息、材料信息、使用环境信息、结构信息、装配信息、工艺信息、测试信息到维护信息 ， 不断扩展 ， 不断丰富 ， 不断完善 。
数字孪生模型越完整 ， 就越能够逼近其对应的实体对象 ， 从而对实体对象进行可视化、分析、优化 。 如果把产品全生命周期各类数字孪生模型比喻为散乱的珍珠 ， 那么将这些珍珠串起来的链子 ， 就是数字主线（Digital Thread） 。 数字主线不仅可以串起各个阶段的数字孪生模型 ， 也包括产品全生命周期的信息 ， 确保在发生变更时 ， 各类产品信息的一致性 。
以葛兰素史克疫苗研发及生产的实验室为例 ， 通过“数字化双胞胎”的全面建设 ， 最终使复杂的疫苗研发与生产过程实现了完全虚拟的全程“双胞胎”监控 。 企业的质量控制开支减少13% ， 它的返工和报废减少25% ， 合规监管费用也减少了70% 。
从虚实映射到全生命周期管理 ， 数字孪生展示了对于各个行业的广泛应用场景 。 微软作为率先进军“元宇宙”的互联网巨头 ， 在对“商用元宇宙”应用做的详尽的技术分层中 ， 最底层就包括了数字孪生 。 显然 ， 基于多重数字技术搭建而成的数字孪生 ， 是目前人们对元宇宙最具体的认知 。
而元宇宙所构建的虚拟现实混同社会形态 ， 从严格意义上而言更像是数字孪生与现实物理空间的混同形态 ， 我们可以在现实与虚拟世界中任意穿梭 。
推荐阅读
- 为什么彗星头部是绿色的而不是它们的尾巴？意外发现解开90年之谜
- 是什么导致小行星“活跃”？为什么小行星会释放质量？
- 飞行百万年才造访太阳，亮度在放大，来自奥尔特云的天体来了
- 伦纳德彗星掠过近日点，却留下了一条奇特的尾迹
- 科学家：一颗小行星正在逼近，明年夏天可能与地球相撞
- 百年前就已提出的太空电梯！究竟还有什么阻挡着我们建造它？
- 冰冷、遥远的柯伊伯带的发现和特征
- 人类目睹彗星相撞，威力相当于20亿颗原子弹，飞向地球后果如何？
- 公共基础知识：第三次科技革命——天文领域
- 1994年，人类离灭绝最近的一次，是谁在保护我们？