沒有數字孿生，元宇宙就是一個空泛的名詞。目前，互聯網、大數據、人工智能等數字技術越來越深入人們的日常生活。人們投入到社交網絡、電子商務、數字辦公的時間不斷增多，個人也越來越多地以數字身份出現在社會生活中。可以想象，除去睡眠等占用的休息時間，如果人類每天在數字世界活動的時間超過有效時間的50%，那么人類的數字身份會比物理世界的身份更真實有效。而在萬物實現數字化之后，我們就能借助數字化應用與萬物互聯互通互動，這就催生了一項新技術應用，那就是數字孿生。

借助各種數據采集技術來構建物理實體的數字孿生體，即借助傳感器監測一個設備或系統，建造數字版的“克隆體”。這個“克隆體”被創建在信息化平臺上，是虛擬的，但又真實呈現著物理實體。與當前的計算機建模設計圖紙不同，數字孿生體最大的特點在于，它是對實體對象的動態仿真。也就是說，數字孿生體是會“動”的，而且實時反映物理實體的運行狀態。可以說，數字孿生體是一個基礎版的元宇宙。

數字孿生的誕生，源于一系列技術的共同進步。當前，基于傳感器、智能裝備、工業軟件、工業互聯網、物聯網、云計算和邊緣計算的成熟和更廣泛的商業實踐積累，數字孿生走到了一個新的節點。隨著數字孿生概念的成熟和技術的發展，一個數字孿生世界正在被不斷構筑。

數字孿生技術的應用，從飛機、汽車、船舶等高端產品制造業，發展到高科技電子行業及生活消費行業。在基礎設施行業中，數字孿生的身影也日益增加，應用對象包括鐵路、公路、核電站、水電站、火電站、城市建筑乃至整個城市。可以說，今天，數字孿生已經走進我們的生活并且覆蓋了不同行業的各個方面。

2020年初，達索系統公司提出了數字化革命要從原來物質世界中沒有生命的“thing”擴展到有生命的“life”。從造物角度來講，生物體比機械復雜得多，如人體數字化，與人體相關的多學科、多專業的系統化研究成果即將全部注入人體的數字孿生體中。這有利于降低各種手術風險，改進藥物研發效能，提高藥物效用。可以預見，數字孿生技術還將從原子、器件應用擴展到細胞、心臟、人體，甚至未來整個地球都可以在虛擬賽博空間中重建數字孿生體。

本書對數字孿生技術在各行業的應用進行了深入的解析。概念篇對數字孿生的概念做了詳細解析，包括數字孿生概念的發展、數字孿生的核心技術、數字孿生的價值及發展現狀。應用篇對數字孿生技術在智慧制造、智慧交通、智慧城市、智慧建筑、智慧能源、智慧健康、智慧國防、智慧戰爭、航天航空和元宇宙十個領域的應用進行了案例分析，案例均來自國內外最新的數字孿生應用。未來篇對數字孿生進行了展望，包括數字孿生技術的發展趨勢、標準化問題、通用性問題及需要面對的現實挑戰，并描述了即將出現的數字地球。

數字孿生代表了繼搜索和社交媒體之后互聯網的“第三波浪潮”，是一項用于產品全生命周期管理的顛覆性技術方法，不論是制造業、建筑業，還是生命科學領域，都會因數字孿生技術而發生革命性的變化。

由于寫作時間倉促，加之數字孿生屬于新的技術應用，目前還處于發展探索階段，因此本書難免存在不足之處，望讀者諒解。本書適合對前沿技術、數字技術、數字孿生、元宇宙感興趣的人員閱讀，以及供數字化相關專業的師生使用。

陳根

2024年 春