在臭名昭著的1970年阿波罗13号事件中，数字双胞胎打入了历史的最前沿。当三名宇航员的命运在宇宙深渊的致命寒冷中被一条绳索挂住时，正是数字双胞胎的魔力帮助找到了拯救人类并成功降落航天器的唯一可能方法。半个世纪后的今天，数字孪生仍然是最有前途的技术之一，并为人类文明的新时代指明了道路。
在本文中，我们将定义术语“数字孪生”，并以家庭自动化领域的典型示例进行说明。我们还将介绍数字双胞胎的悠久历史，并探讨为什么它们今天吸引了如此大的兴趣。总而言之，我们将探讨数字双胞胎给我们带来的美好前景，并看看我们-创新技术的专业人员-如何使用数字双胞胎和指数技术将近距离的光明未来拉近：人工智能，物联网，混合现实，机器人技术等。 ...
什么是数字双胞胎
为了避免古代巴比伦的命运，我们在讨论数字孪生时需要说相同的语言。这是我最喜欢的数字双胞胎定义，以我的观点，它简洁明了并准确地体现了它们的本质：
数字孪生是任何对象，系统，人员，流程和环境的同步虚拟模型。数字孪生跟踪过去并预测未来。
这个简短的定义包含一些重要的思想，需要加以阐述：
- 抽象对象
数字孪生不限于物理对象的领域；它还包括物理对象。它们还可以代表高度复杂的概念，例如系统和流程。例如，政府的数字化双胞胎是2020年有希望的发展领域之一。另一个相关示例是病毒传播的数字孪生。 -
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因此，上述定义帮助我们确定了数字孪生，物联网，人工智能和机器学习之间的三向关系：数字孪生使用人工智能进行数据信息处理，而物联网为渴望数据的人工智能提供了大量信息流。反过来，人工智能使物联网具有更智能的行为，这对于现实世界中的安全操作是必不可少的，在现实世界中，由于对人和财产造成的物理风险，错误成本更高。让我们记住这种关系-稍后我们将探讨其影响。
数字双胞胎的典型例子
数字双胞胎的一个经典示例是智能建筑概念。想象一下一个会议室，其中有许多IoT设备：占用传感器，进/出传感器，智能恒温器，智能家具（能够检测到是否有人坐在椅子上），可以计算人数的会议摄像机等。所有这些技术都很有价值，但是我们可能需要回答一个简单的问题：“会议室是忙还是闲？”因此，我们可以在此会议室中创建一个数字孪生室，该会议室将从会议室中的所有智能设备收集数据，并能够从智能建筑的领域以更高的抽象度描述会议室，这有助于回答原始问题。我们可以进一步深入智能建筑层次结构，并将一层中的所有房间收集到该层的数字双胞胎中，例如，以控制暖气，通风和空调系统。接下来，我们进入整个建筑物的数字孪生兄弟的水平，在那里保护和安全的重要问题将得到规范。数字双胞胎还具有动态方面：可以从一层移动到另一层的电梯，以及从一个房间移动到另一个房间或共享工作的人们。数字双胞胎收集的数据将具有预测能力，可以根据一天中的时间和一周中的一天来预测电梯的拥堵和房间需求。接下来，我们进入整个建筑的数字孪生兄弟的水平，在那里重要的保护和安全问题将得到规范。数字双胞胎还具有动态方面：可以从一层移动到另一层的电梯，以及从一个房间移动到另一个房间或共享工作的人们。数字双胞胎收集的数据将具有预测能力，可以根据一天中的时间和一周中的一天来预测电梯的拥堵和房间需求。接下来，我们进入整个建筑物的数字孪生兄弟的水平，在那里保护和安全的重要问题将得到规范。数字双胞胎还具有动态方面：可以从一层移动到另一层的电梯，以及从一个房间移动到另一个房间或共享工作的人们。数字双胞胎收集的数据将具有预测能力，可以根据一天中的时间和一周中的一天来预测电梯的拥堵和房间需求。数字双胞胎收集的信息将具有预测能力，可以根据一天中的时间和一周中的一天来预测电梯的拥挤情况和对房间的需求。由数字双胞胎收集的信息将具有预测能力，可以根据一天中的时间和一周中的一天来预测电梯的拥堵和房间需求。
此示例表明，数字孪生旨在实现特定的业务目标，例如最大化办公空间，并通过准确的空间可用性预测来提高客户满意度（这可以使客户在进入完整办公室时免受不良体验的困扰）。除其他事项外，当业务目标改变时，相同的现实世界对象将具有不同的数字孪生兄弟。
数字双胞胎的历史
“数字孪生”一词的首次使用源自2010年NASA关于建模和仿真的报告（https://www.nasa.gov/pdf/501321main_TA11-MSITPDRAFT-Nov2010-A1.pdf）。报告中描述的技术是根据在建造，测试和飞行过程中构造飞船的超现实模拟而开发的。数字双胞胎是在水星计划期间NASA研究的自然结果，该计划自1950年代后期以来一直在创造双胞胎。那时，模拟是在模拟计算机上进行的，后来在1960年代上半年升级为数字大型机。下图显示了1960年代后期的阿波罗号航天器发射模拟中心-当时，它已经在8个大型机上运行了15个模拟器。
除了先进的仿真功能外，NASA还拥有一个系统，可从阿波罗航天器传输高度详细的遥测数据。高质量的模拟与实时遥测创建的“实时复制”功能相结合，使我们能够从字面上将NASA案例视为真正的数字孪生兄弟。
今天的数字双胞胎
回到现代时代，应该指出的是，在现代意义上，数字孪生的日益普及与Gartner的一种技术成熟周期（Hype Cycle）中的物联网和人工智能的普及高峰相吻合。请注意，物联网和机器学习在2015年Gartner炒作周期中均排名很高。
2016年，数字双胞胎进入了Gartner炒作周期，到2018年处于曲线顶端。
物联网与数字孪生之间的紧密关系并不是巧合。正如我们之前所发现的，物联网是通过相应设备传输的实时遥测使数字孪生子栩栩如生的。物联网将物理实体及其数字双胞胎连接起来，帮助他们共同实现特定场景的业务目标。
数字双胞胎可以创造什么？
数字双胞胎能够在上个世纪展示其超能力，而阿波罗13号的宇航员就是一个活生生的例子。让我们想象一下，在现代技术的帮助下，数字孪生可以改变多少生命，例如具有深层学习魔法的人工智能，具有无限计算资源的云以及物联网，这些物联网将很快变得与地球上的每个居民更加接近。人类文明需要诸如数字双胞胎之类的强大技术的帮助，以解决其最严重的问题：严重的疾病和气候变化，粮食和住房短缺，不完善的卫生系统以及对老年人的照料，贫困和不平等等。
对于我们的高科技专业人士来说，这是一个将数字双胞胎的惊人好处带给个人和大公司的机会。数字双胞胎入门并不难，并且有很多方法可以做到：运用您在云技术方面的经验，或使用您的数据处理知识。您可能是一位领域专家，试图在垂直场景中实现数字孪生。与数字双胞胎一起工作需要各种各样的人（而不仅仅是技术人员）的共同努力，因为当今的指数技术解决方案在协作环境中蓬勃发展。去年开始，对数字孪生的新兴趣激增，只会在未来增长。已经介绍了实现现代数字双胞胎的第一个示例，我们可以期待每天都有新的示例。一些技术提供商已经在其平台上安装了数字孪生，例如Azure：https://azure.microsoft.com/services/digital-twins/
当前在Azure中的数字孪生双胞胎服务支持上面的体系结构图中所示的复杂域模型。此外，在最近的Microsoft Build 2020活动中宣布了即将发布的下一代Azure数字双胞胎服务，
总而言之，我们（技术解决方案的创建者）需要随时准备帮助我们的客户成功实施其数字双胞胎计划。您将用数字双胞胎创造什么，使您的生活变得更好？
作者：Podnozov Andre，高级顾问
Andrey居住在西雅图，并在DXC技术公司Luxoft担任物联网架构师。他帮助客户成功实施物联网解决方案，以支持其数字化转型计划。Andrey在分布式和云技术方面拥有20多年的经验，并在科学和商业环境中拥有研究经验。在两家最大的云提供商中工作的结果是，Andrey获得了Azure和AWS的架构师认证。他最近帮助微软创建了一个新的认证考试AZ-220：Azure IoT Developer Special。