數字孿生體技術白皮書由兩部分組成：
第一部分關注對數字孿生體的抽象和總結。無論是參考架構、成熟度模型還是關鍵技術，都以“放之四海皆準”為原則。
第二部分關注數字孿生體的應用場景，在工業(yè)、產業(yè)、民生和軍事四個領域選擇了最關鍵的場景做了實例化論述：數字孿生制造、數字孿生產業(yè)、數字孿生城市和數字孿生戰(zhàn)場。
下文節(jié)選自白皮書——數字孿生體成熟度模型中的部分內容，關于數字孿生體更完整的技術體系和應用實例化論述，敬請關注即將正式發(fā)布的《數字孿生體技術白皮書》。
不論是否有人提出，或者你認不認可，即將過去的2019年已經成為事實上的“數字孿生年”。數字孿生體概念一方面炙手可熱，一方面還有許多空白和待定領域，其成熟度模型就是其中一個。
數字孿生體，廣義上是由物理對象、數字鏡像及互動系統構成的一個體系，狹義上是物理對象的數字鏡像，參考架構則需要包含數字鏡像和交互系統。但無論如何，數字孿生體已經超越了現有的數字化、物聯網、仿真、大數據、人工智能、云計算等的任何一個概念。圖1不代表最終的參考架構，但卻是一個體現以上三者關系的簡潔邏輯圖。
圖1 數字孿生體系的邏輯
數字孿生體不僅僅是物理世界的鏡像，也要接受物理世界實時信息，更要反過來實時驅動物理世界，而且進化為物理世界的先知、先覺甚至超體。這個演變過程稱為成熟度進化，即一個數字孿生體的生長發(fā)育將經歷數化、互動、先知、先覺和共智等幾個過程，如圖2所示。
圖2 數字孿生體成熟度模型
1. 數化
“數化”是對物理世界數字化的過程。這個過程需要將物理對象表達為計算機和網絡所能識別的數字模型。建模技術是數字化的核心技術之一，譬如測繪掃描、幾何建模、網格建模、系統建模、流程建模、組織建模等技術。數字線程技術是數字化的另一項核心技術。物理對象在生命周期的不同階段具有不同的數字化模型，這些模型之間的關聯需要通過數字線程來實現。
2. 互動
“互動”主要是指物理對象和數字對象之間的實時動態(tài)互動。物聯網是實現虛實之間互動的核心技術。利用物聯網，物理世界的狀態(tài)可以被計算機和網絡所能感知、識別和分析，這些狀態(tài)包括位置、屬性和性能等。數字世界的責任之一是預測和優(yōu)化，同時根據優(yōu)化結果干預物理世界，所以需要將指令傳遞到物理世界。物理世界的新狀態(tài)需要實時傳導到數字世界，作為數字世界的新初始值和新邊界條件。
3. 先知
“先知”是指利用仿真技術對物理世界的動態(tài)預測。這需要數字對象不僅表達物理世界的幾何形狀，更需要在數字模型中融入物理規(guī)律和機理。仿真技術不僅建立物理對象的數字化模型，還要根據當前狀態(tài)，通過物理學規(guī)律和機理來計算、分析和預測物理對象的未來狀態(tài)。這種仿真不是對一個階段或一種現象的仿真，應是全周期和全領域的動態(tài)仿真。
4. 先覺
如果說“先知”是依據物理對象的確定規(guī)律和完整機理來預測數字孿生體的未來，那“先覺”就是依據不完整的信息和不明確的機理通過工業(yè)大數據和機器學習技術來預感未來。如果要求數字孿生體越來越智能和智慧，就不應局限于人類對物理世界的確定性知識。其實人類本身就不是完全依賴確定性知識而領悟世界的。
5. 共智
“共智”是通過云計算技術實現不同數字孿生體之間的智慧交換和共享，其隱含的前提是單個數字孿生體內部各構件的智慧首先是共享的。所謂“單個”數字孿生體是人為定義的范圍，多個數字孿生單體可以通過“共智”形成更大和更高層次的數字孿生體，這個數量和層次可以是無限的。眾多數字孿生體在“共智”過程中必然存在大量的數字資產的交易，區(qū)塊鏈則提供了最佳交易機制。
表 數字孿生體成熟度模型、特征和關鍵技術
作者介紹：
田鋒，安世亞太公司高級副總裁，國家工業(yè)軟件與先進設計研究院常務副院長，北京市綜合仿真實驗室主任，數字孿生體實驗室主任。
作者擁有二十多年研發(fā)、技術、管理與咨詢經歷，為近百家企業(yè)提供研發(fā)體系規(guī)劃、建設和研發(fā)信息化咨詢，是中國航空三大主機所、船舶工業(yè)某研究院、中國中車等企業(yè)的精益研發(fā)、知識工程、仿真體系建設項目總設計師，著有工業(yè)與智能制造熱門圖書《精益研發(fā)2.0》、《知識工程2.0》。
關于數字孿生體實驗室：
數字孿生是仿真應用的巔峰。作為中國最大的仿真公司，安世亞太宣布設立數字孿生體實驗室。這是一家仿真公司跨入智能制造時代最優(yōu)美的姿勢。
數字孿生體實驗室將致力于對數字孿生技術的研究與發(fā)展，并將這些技術形成有價值的解決方案，通過工程化應用造福人類。
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