我们先来追溯一下它的历史,元宇宙这个词可以追溯到两部小说,1982年的《神经漫游者》中“赛博朋克空间”(Cyberspace)与1992年的《雪崩》中”超元宇“(中译过来的),当然这两部是科幻小说,与现实中的元宇宙或者数字孪生差距还是比较大的,与现实中相关的一本科技书《Mirro World》翻译过来叫”镜像世界“最早提到了数字孪生物物相连,万物互联,这本书预见了一种软件,它可以用数字模拟来取代现实世界,从而彻底改变计算,改造社会,这个腾讯提到的“全真互联网”概念比较相似。
其中有一个小插曲,《Mirro World》的作者-David Gelernter被读者寄炸弹,David Gelernter的右手和眼睛受到了伤害,原因是这位读者也是科技的狂热爱好者,对《Mirro World》描述的镜像的世界充满担忧,索性就寄了一颗炸弹给-David Gelernter,以此来消灭这个超前的”异类。
根据目前的看到的资料,数字孪生的术语是由迈克尔格里夫教授(Michael Grieves)在美国密歇根大学任教时间首先提出,2002年12月3日他在该校“PLM开发联盟”(PLM:全生命周期管理)成立时的讲稿这个首先提到了数字孪生的概念,2003年他讲授PLM课程时使用的了“Digital Twins(数字孪生)”,2014年他在杜撰写的“数字孪生:通过虚拟的工厂复现实现卓越制造(Digital Twins:ManuFaceturing Excellence Through Virtual Factory Replication)"文章中进行较为详细的阐述,奠定了数字孪生的基本框架。
在航空界和工业界,较早的开始使用数字孪生这个术语。2009年美国空军实验室提出“机身数字孪生(Airframe Digital Twins)”的概念,希望实现战斗机维护工作的数字化,而数字孪生是他们想出来的创新方法。真正提出来的是2011年,NASA开始在技术路线中使用“数字孪生”术语。
约在2014年开始,西门子、达索、通用电气、PTC、ANSYS、ESRI、BENTLEY知名软件公司,都在市场宣传中使用“Digital Twins”术语,并陆续在技术构建、概念内涵上做更多的深入研究和拓展。
数字孪生这个名词也经过了30年的一个演进,从开始的镜像空间,镜像空间模型、信息镜像模型,到数字双胞胎,再普遍接受的数字孪生这个名词,从某种程度上来讲,起名字也关乎一个技术产业的推广的速度以及普及度,比如现在的“云计算”以前就称之为“虚拟化技术”、“共享计算资源”,人工智能中的深度学习技术经历多次浪潮,从20世纪的40年代至60年代的“Cybernetics(控制论),20世纪80年代到90年代称之为“Connectionism(联接主义)”,直到2006年才以深度学习之名定论(近些年来暂未见新名词)。
从大致的一个数字孪生的发展历程,我们来看一下被广泛接受的数字孪生的概念是什么?
究竟怎么定义它的,不同的行业都有一点不同的区别,而且它的官方定义还是比较复杂的,看看维基百科是这么说的:
数字孪生(Digital Twins)是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史数据、集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟的空间中完成对物理世界的映射,从而反映相对实体制造装备的全生命周期过程。
是不是有点晕,说“人话”,数字孪生就是在在一个设备或系统上,创造一个“数字版的克隆体”。这个克隆体是建立在它被创建的信息化基础上的,即为“本体”到“虚拟体”,说白了,本体的实时状态,还有外界环境条件,都会复现到“孪生体”身上。
数字孪生—为物理实体建立的数字模型,与真实世界的所有要素形成一一映射的关系。数字孪生体是真实世界在虚拟空间的四维投射,是一种虚拟的的实体表达,更好的为设计、制造与运维。
近些年来数字孪生的战略地位也不断地提高,全球IT研究与顾问咨询公司Gartner(高德纳咨询连续三年(2017-2019)将数字孪生列为十大战略科技发展趋势之一;中国工程院发布的《全球工程前沿2020》报告将数字孪生驱动的智能制造列为机械与运载工程领域研究前沿之首;2020年4月份,国家发改委印发的一份《关于推进“上云用数赋智”行动,培育新经济发展实施方案》中,数字孪生技术被多次提及,受关注程度和云计算、AI、5G等一样,上升到国家高度。方案提出要围绕解决企业数字化转型所面临的数字基础设施、通用软件和应用场景等难题,支持数字孪生等数字化转型共性技术、关键技术研发应用,引导各方参与提出数字孪生的解决方案。
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