數字孿生技術：數字經濟邁向新階段的助推器

數字孿生（Digital Twin數字雙胞胎）是將現實社會生活內容（原體）搬到虛擬網絡（孿生體）的綜合性技術（映射→交互→建模→演繹），是現實世界在網絡世界中的數字映射與共生技術（如三維視頻融合、人工智能、云渲染和高性能計算等）。這種將工業產品，制造系統，城市等復雜物理系統信息（結構、狀態、行為、功能和性能）映射到數字化的虛擬世界，通過實時傳感、連接映射、精確分析和沉浸交互來預測和控制物理系統，實現復雜系統的虛實結合，使系統全要素、全過程和全價值鏈達到最大限度的閉環優化。目前，數字孿生已經在航空航天、裝備制造、健康醫療、軌道交通和城市管理等方面得到了廣泛應用，為我國數字經濟向縱伸發展提供強大動力支持。

從上世紀80年代開始，隨著微型計算機在一些領域廣泛使用，科學計算、數據處理和過程控制等任務交給計算機自動完成，現實物理世界開始部分地被數字化，與現實社會相對應的“數字空間”概念隨之出現；1995年以來，以互聯網為代表的信息化浪潮席卷全球，數字空間逐漸膨脹，從互聯網信息服務加快向設計生產、商業零售、社區生活、智慧城市和社會治理等領域延伸，并初步實現了通過網絡平臺全方位整合線下實體社會資源的目標。為了進一步提高數字空間服務實體空間的精準度和時效性，2002年出現的數字孿生一詞，試圖在數字映射現實社會的基礎上，實現數字空間與物理空間的有效互動；強調數字孿生體與現實原體的共生關系，使數字映射、數字交互、數字建模和數字演繹成為新一代信息技術服務實體經濟發展的主要方向。但限于當時的信息技術水平，在數字儲存、通信、計算能力和計算方法等方面，還無法滿足數字孿生所提出的各種要求，尤其是其昂貴的轉換成本大大限制了數字孿生的落地應用，致使數字孿生一詞自提出后，因沒有引起人們足夠重視而長期停留在概念階段。

第一，工業制造領域是數字孿生應用的主戰場，是實現智造強市的重要突破口，有條件可直接引入成功經驗加以布署實施。數字孿生在降低產品研發和制造風險、提升產品可靠性和可用性的基礎上，還能通過提高效率和降低成本增強產品和服務的市場競爭力。具體體現在產品的研發設計、生產制造和運行維護三個重要環節：對數字化產品模型進行仿真測試和驗證、模擬設備運轉及參數調整帶來的變化和對交付使用產品的運行數據連續采集和智能分析、預測故障點及最佳維護時間。目前，我國工業制造已經進入井噴時代，盾構機，挖泥船，高鐵，空間站，航空發動機等都實現了自主研發，這種質的飛躍是科技加持的結果，其中數字孿生技術發揮了重要作用。

第二，數字孿生與5G應用、智慧城市建設的關系十分密切，應與相關智慧項目統籌規劃、同步實施。城市的管理者依據數字孿生城市的基礎設施（水、電、氣、交通等）運行狀態，市政資源（警力、醫療、消防等）調配情況數據，可更高效地管理城市運行。2021年底，雄安新區智能城市規劃全面遵循“數字孿生城市”理念，已經實現了物理城市與數字城市的規劃和建設雙同步。

第三，基建工程既是數字孿生的奠基開拓者，又是全過程數字化模擬（BIM）的實踐者。開工前的數字化建模、數字空間仿真模擬，可評估工程結構、承受能力及交付使用后的動態流量數據，維護階段可監測可能出現的事故隱患等。

總之，數字孿生就是利用虛實融合技術，用迭代和進化的方式對從產品到生產線和工廠、從園區到城市和國家的物理空間進行全面觀測，洞察其發展態勢，在科學分析、預測、決策基礎上，通過對數據網絡虛擬空間的管控達到提升實體運行效率的目的。數字孿生通過對網絡空間的模擬和仿真，還原真實世界并影響現實生活，必將顯著提升數字產業化水平，推進產業數字化轉型邁上新臺階，促進數據要素市場體系建立，完善數字經濟治理體系，實現數字化公共服務更加普惠均等。伴隨著數字化新模式、新業態的不斷涌現，現實空間與數字空間的互聯互通和交互操作變得更加頻繁，數字孿生必將推動數字經濟邁向新的發展階段。