讀懂數字孿生與仿真的區別與聯系 | 實時“讀寫”真實城市

在信息領域，一個概念有多種解釋已是司空見慣的事情，很多概念，雖然有多種不同的定義和解釋，但大致的區別都在于要么看問題的角度和側重點不同，要么解釋的詳細程度不同，要么文字表述方式不同，而概念本身所指向的事物主體卻是確定的。像數字孿生（DT）這樣，不同的定義指向不同的主體，卻不多見。

今天再來談談數字孿生，希望把它通俗化的解釋清楚，一定要看完。

數字孿生定義

1、也稱為數字映射。數位空間構造的數字虛體與物理空間中的物理實體十分相似，但它不僅反映了物理世界，還接受了實時物理世界信息，反過來實時驅動物理世界。因此，數字孿生體是動態的。

2、充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，將多學科、多物理量、多尺度、多概率的模擬整合到虛擬空間中。實現對實體裝備全生命周期的映射，從而反映相應實體裝備的整個生命周期過程。

數字孿生與仿真區別

仿真技術

是將包含了確定性規律的模型轉化成仿真軟件的方式來模擬物理世界的一種技術，其目的是依靠正確的模型、完整的信息和環境數據，反映物理世界的特性和參數。

傳統的仿真技術，如數值仿真、統計仿真、系統仿真、基于精益系統的仿真等，都是以離線的、獨立的、特定階段的方式來模擬物理世界，不具備分析和優化物理實體的功能。

數字孿生

通過實測、仿真和數據分析等手段，實時感知、診斷、預測物理實體對象的狀態，并通過優化指示調節物理實體對象的行為。

在數字孿生體中，仿真技術只是一種創造與操作技術。不可盲目的把數字孿生跟仿真混為一談。通過數字孿生系統的通用參考架構可以更清晰的明白這一點。

數字孿生系統的通用參考架構（圖片來自《數字孿生體白皮書》

總結一下，仿真是基于現實的規律，創造出虛擬的物體，而數字孿生，則是把真實世界的真實事物，可以是物體，也可以是某種過程，經過精確測量后，在虛擬空間創造出的可以反映真實情況的數碼復制體。

數字孿生技術在各層的應用

數字孿生技術架構，包含五層，自下而上為感知、數據、建模、可視化和應用。

感知：為了實時感知物理實體及其運行環境，需要傳感技術、監測技術的支撐。

數據：通過監測和傳感獲得的數據，需要利用先進的通信技術傳輸到數據平臺或數據庫中進行存儲、處理和建模。

建模：建模方法包括機理建模方法和數據驅動建模方法。前者根據研究對象的機理特性建立數學公式，并賦予參數，然后應用數值計算方法或解析方法進行計算，一般適合于機理清楚的物理系統；后者是指采用統計學、機器學習方法建立模型，適合于機理不明確或只存在關聯關系的研究對象。

可視化：數字孿生需要很直觀的可視化效果，三維展示、地理信息系統（GIS）、AR/VR等都是很重要的可視化技術。

應用：數字孿生應用的領域很多，智慧城市、智慧水務、智慧運維、智慧安全、智慧工廠等是最重要的應用領域。