1.1.4　數(shù)字孿生的典型特征

從數(shù)字孿生的定義可以看出，數(shù)字孿生有幾個(gè)典型的特征，分別是互操作性、可擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性、保真性和閉環(huán)性，如圖1-4所示。

1．互操作性

物理實(shí)體需要將實(shí)時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)字孿生體，數(shù)字孿生體需要通過算法模型進(jìn)行處理、演算后的結(jié)果輸出反饋給物理實(shí)體，故兩者是實(shí)時(shí)連接、雙向映射、動(dòng)態(tài)交互的。

2．可拓展性

一般情況下，通過三維仿真技術(shù)參照物理實(shí)體外形結(jié)構(gòu)一比一構(gòu)建數(shù)字孿生體，但是，數(shù)字孿生體在賦予了算法模型以及其他內(nèi)在結(jié)構(gòu)后儼然已經(jīng)成為一個(gè)會(huì)動(dòng)的并且聰明的虛擬系統(tǒng)。在這種情況下，可以通過集成、添加或替換其內(nèi)部數(shù)字模型將數(shù)字孿生體擴(kuò)展成不同的模型內(nèi)容。

3．實(shí)時(shí)性

數(shù)字孿生的基礎(chǔ)就是數(shù)據(jù)，并且數(shù)字孿生體一般都是建立在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的。為了方便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的識(shí)別與處理，數(shù)據(jù)更為重要。

物理實(shí)體不管是否可見都是客觀存在的，而數(shù)字孿生體最基本的就是要對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行表征：一個(gè)是外觀，一個(gè)是狀態(tài)，一個(gè)是內(nèi)在機(jī)理。這些表征數(shù)據(jù)必須是實(shí)時(shí)的才能保證兩者的虛實(shí)映射關(guān)系。

4．保真性

數(shù)字孿生的基礎(chǔ)就是“克隆”，要保證數(shù)字孿生體模型與物理實(shí)體的仿真模擬，這就要求物理實(shí)體和虛擬數(shù)字孿生體不僅在外觀幾何結(jié)構(gòu)中要保持一致，還要在內(nèi)在機(jī)理與狀態(tài)中遵從仿真模擬原則。基于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，數(shù)字孿生體對(duì)于物理實(shí)體的仿真程度也各有不同，例如，有的場(chǎng)景下可能更注重外在幾何結(jié)構(gòu)的仿真模擬，有的場(chǎng)景下可能更注重內(nèi)在機(jī)理的仿真模擬，所以在應(yīng)用中還要根據(jù)特定需求來進(jìn)行取舍。

5．閉環(huán)性

數(shù)字孿生體與物理實(shí)體的可視化模型的區(qū)別就在于：數(shù)字孿生體通過獲取物理實(shí)體的相關(guān)數(shù)據(jù)，加上相關(guān)算法模型能對(duì)這些信息進(jìn)行描述與分析，可以進(jìn)一步分析物理實(shí)體的內(nèi)在機(jī)理，對(duì)了解和控制物理實(shí)體具有十分顯著的作用；物理實(shí)體的可視化模型雖然獲取了物理實(shí)體的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但是它只是物理實(shí)體的外部表現(xiàn)，對(duì)物理實(shí)體的研究?jī)H限于表層，無內(nèi)在研究。

數(shù)字孿生體具有分析、表達(dá)與控制的能力，其實(shí)就是賦予其一個(gè)聰明又強(qiáng)大的“大腦”，這個(gè)“大腦”能接收物理實(shí)體傳輸進(jìn)來的數(shù)據(jù)，也能時(shí)刻監(jiān)視、分析并為物理實(shí)體輸出對(duì)應(yīng)決策信息，進(jìn)而控制物理實(shí)體，即數(shù)字孿生具有閉環(huán)性。