第1章 數字孿生的發展

當前，世界處于百年未有之大變局，數字化轉型是我國經濟社會未來發展的必由之路。數字化經濟發展是全球經濟發展的重中之重，“數字孿生（Digital Twin）”這一詞匯正在成為學術界和產業界的一個熱點。數字孿生作為近年來的新興技術，其與國民經濟各產業融合不斷深化，有力推動著各產業數字化、網絡化、智能化發展進程，成為我國經濟社會發展變革的強大動力。其思想是在虛擬空間中運用數字化技術完成物理實體的幾何屬性、物理規律、行為、規則等全方面、多尺度、多維度、多物理量的動態模擬、監控、診斷、預測，以完成物理實體的全生命周期的管控與優化。

數字孿生常常與信息物理系統（CPS）、人工智能、機器學習、虛擬現實/增強現實、大數據和云計算、區塊鏈等熱點名詞聯系在一起，正是這些熱點技術的高速發展，推動了數字孿生的出現和發展，而數字孿生應用的不斷深入，也促進了這些技術的發展。

世界著名咨詢公司Gartner連續三年（2017～2019年）將數字孿生列入十大戰略性科技發展趨勢，德勤發布的《德勤2020技術趨勢》中數字孿生是五大可引發顛覆性變革的關鍵新興趨勢之一，上海圖書館（上海科學技術情報研究所）發布的《2020全球前沿科技熱點研究》報告中評選出了7個領域的20項前沿科技熱點，數字孿生也羅列其中。市場研究公司Markets&Markets預測，數字孿生市場從2019年到2025年將增長十倍，從每年38億美元增長到358億美元，年復合增長率（CAGR）高達37.8%，汽車和交通運輸行業的數字孿生市場將占據最大的市場份額。此外在航空航天領域，飛機的非計劃維護活動會給乘客帶來壓力和不便。美國通用電氣（GE）發布的《未來工作》報告顯示，此類活動給全球航空業造成的損失估計高達80億美元。采用數字孿生有助于預測停運，可以降低航空公司的成本，從而緩解航空業旅行延誤帶來的不便。數字技術的發展，使萬物皆可“數字化”與“孿生化”，在未來的世界中，數字孿生技術將應用在我們生活的方方面面。全球知名的未來學家Thomas Frey預測，到2022年，85%的物聯網平臺將使用某種數字孿生技術進行監控，并且在智能家居管理、工業設備監控、遠程操控、智慧城市管理、現實世界探索、健康監測與管理、大腦活動的監控與管理等七個方面極大改變現有的工作和生活方式。

圍繞數字孿生的學術論文、書籍以及各類講座層出不窮，百花爭艷，不同的人、不同的公司對數字孿生的解讀也各不相同。數字孿生是什么？它是如何產生和發展的？數字孿生能解決什么問題？數字孿生如何構建？這些問題將在本書中給大家逐步解答。