數(shù)字孿生已成為最炙手可熱的概念。這一概念的優(yōu)點是具體直觀，易于理解。望文生義也好，顧名思義也罷，說者言語一出，聽者便猜出大概。與此有關(guān)的文章鋪天蓋地，講座也層出不窮，但大多數(shù)要么停留在溯源和概念層面，要么談?wù)撃硞€具體案例，缺乏系統(tǒng)的理論框架。

數(shù)字資產(chǎn)

數(shù)字孿生體作為一種數(shù)字資產(chǎn)，其中的數(shù)據(jù)就像生命體的基因。它的積累、管理、追溯和共享既是其存在的基本特征，又是其進步的必要手段。數(shù)字資產(chǎn)通過傳承、協(xié)同和進化，向歷史學習，向他人學習，從而實現(xiàn)持續(xù)成長。人類之所以進步，是因為我們的祖先通過將他們的思想和成果用文字的方式流了下來，使得我們可以傳承祖先的智力資產(chǎn)，可以向老子問道，向孔子習理，向牛頓求知，向亞里士多德討教。

數(shù)字線程和云計算是進行數(shù)字資產(chǎn)處理的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)字線程將物理對象的全生命周期的各數(shù)字孿生體之間的數(shù)據(jù)資產(chǎn)進行傳遞和追溯，從而實現(xiàn)優(yōu)秀基因遺傳。云計算則將不同物理對象的數(shù)字孿生體之間實現(xiàn)共享和協(xié)同，從而實現(xiàn)平庸基因進化。

我們把這個過程稱為“共智”，使數(shù)字孿生體出現(xiàn)“社會性”特征。同一物理對象在生命周期的不同階段有不同的數(shù)字孿生體，數(shù)字資產(chǎn)記錄了數(shù)字孿生體整個生命周期中的全息數(shù)據(jù)，并反映這些數(shù)據(jù)在數(shù)字孿生體整個生命周期中的演變路線，但相同對象的孿生數(shù)據(jù)必須關(guān)聯(lián)和傳承。物理世界的多樣性決定了其對應(yīng)的數(shù)字孿生體的多樣性，世界的普遍聯(lián)系決定了數(shù)字孿生體的普遍聯(lián)系。人與人之間具有聯(lián)系構(gòu)成了人的社會，數(shù)字孿生體之間的聯(lián)系構(gòu)成了數(shù)字社會。

“共智”實現(xiàn)了不同數(shù)字孿生體之間的智慧交換和共享，多個數(shù)字孿生單體可以通過“共智”形成更大和更高層次的數(shù)字孿生體，這個數(shù)量和層次可以是無限的?！栋⒎策_》電影中的潘多拉星球是個物與物天然共智的世界，也許是人類科技所限，地球的各物件之間是否能天然共智尚不得而知，但通過數(shù)字孿生體，我們可以實現(xiàn)地球上物理世界的共智。

人機交互

人機交互是人類與數(shù)字模型打交道的直觀可視化界面。這里可以展示數(shù)字孿生體的數(shù)據(jù)，了解數(shù)字孿生體的狀態(tài)，也可以操作和干預(yù)數(shù)字孿生體，同時實現(xiàn)對物理對象的干預(yù)。

數(shù)據(jù)的可視化展示技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)是人機交互的兩個重要技術(shù)。數(shù)據(jù)的可視化展示技術(shù)將數(shù)據(jù)和信息輸出為高清、直觀、可視化的、可交互的圖形圖像，通過對數(shù)據(jù)的操作可以實現(xiàn)與數(shù)字孿生體乃至物理對象的操縱。虛擬現(xiàn)實（包括VR、AR和MR）提供的深度沉浸技術(shù)讓人類與數(shù)字世界交互模式可以與物理世界類似。

我們把這種特性稱為“五官”。對人類來說，五官是人們相互認識、了解和溝通的界面，通過望聞問切基本可以了解人的身體狀況，通過眼神和語言的交流可以了解人的精神狀況。而數(shù)字孿生體的人機交互所提供的能力則超越了人體五官所能提供的功能。虛擬現(xiàn)實技術(shù)使數(shù)字化的世界在感官和操作體驗上更加接近物理世界，讓“孿生”一詞變得更為精妙。但在數(shù)字世界中，人類又具有超人般的特異功能，可以無限駕馭數(shù)字世界，例如變換大小、穿墻而過、隔空取物、時空穿越等，將數(shù)字孿生體的應(yīng)用推向極致。

在物理世界，有一種讓社會系統(tǒng)或（和）技術(shù)系統(tǒng)（譬如機器、工廠、物流、城市、戰(zhàn)場）充分發(fā)揮作用和價值的高效方式——應(yīng)用系統(tǒng)，譬如ERP、PLM、MES、SCM、MRO等系統(tǒng)。這種高效方式在數(shù)字孿生體世界仍然可以采納，但鑒于人在數(shù)字孿生體世界無所不能的自由特性，使得這個世界的類似系統(tǒng)可能不需要像物理世界那樣割裂，也許會合并一個系統(tǒng)。

《黑客帝國（Mtrix）》電影為我們展開了一個奇特的應(yīng)用系統(tǒng)，可以認為該系統(tǒng)整合了所有我國熟知的應(yīng)用系統(tǒng)。人類與這個世界打交道的方式是：人的意識通過網(wǎng)絡(luò)進入系統(tǒng)，與其中的各種數(shù)字孿生體進行交互。

生命特征

通過以上分析，我們認為，數(shù)字孿生體是一個具有思維能力、可持續(xù)進化的生命體。

當然，物理對象也具有天然的生命特征，但這種生命具有的特點如下：本能、直覺、條件反射、既定式、預(yù)設(shè)化、確定性、機械性、個體化。

數(shù)字孿生體的生命特征則有更多發(fā)展空間，使其可以進化到更加接近智慧生物：靈性、精神、思考、理性、推理、創(chuàng)造性、變通性、不確定性、生物性、社會性。

孕育與服役

數(shù)字孿生體是物理對象的數(shù)字化表達和虛擬鏡像，這種物理對象可能是設(shè)備、產(chǎn)線、車間、工廠、企業(yè)、人群、城市、戰(zhàn)場、物流、交通、電網(wǎng)、營銷、流程等。這些對象都有研發(fā)、制造、供應(yīng)、運維等過程。這幾個不同過程，因為物理對象的成熟度不同，導(dǎo)致數(shù)字孿生體的適用性也不同。

1. 孕育

物理對象的研發(fā)與制造是數(shù)字孿生體的孕育過程，其本質(zhì)是通過前置數(shù)字體提前優(yōu)化未來物理對象，不是終極產(chǎn)品的孿生體，最多是試驗對象的孿生體，是終極產(chǎn)品孿生體的前身或原型。從數(shù)字孿生體的成熟度要素來看，研發(fā)和制造階段的“數(shù)字孿生體”有完整的數(shù)化和非實時先知能力，缺乏互動、先覺能力，具有可以與前代產(chǎn)品的數(shù)字孿生體共智獲得優(yōu)化設(shè)計的能力，但無法在真實運行環(huán)境中與其他數(shù)字孿生體實時共智。前置數(shù)字體往往不能作為未來運維過程的數(shù)字孿生體，但可以為運維數(shù)字孿生體的建立提供指導(dǎo)，也可以為物理世界的傳感器配置提供指導(dǎo)。

2. 服役

供應(yīng)與運維過程中，物理對象已經(jīng)具備，其數(shù)字孿生體也可以完整建造，具備所有要素和特性，并可以實現(xiàn)交互、先知、先覺乃至共智，實現(xiàn)自我進化，可以通過數(shù)字孿生體實時優(yōu)化物理對象的運行。此時的數(shù)字孿生體是個全職服役的孿生體，因此，物理對象的供應(yīng)和運維過程才是數(shù)字孿生體的主戰(zhàn)場。

成熟度

綜上所述，基于數(shù)字孿生體的生命特征和進化規(guī)律，我們可以把數(shù)字孿生體的成熟度劃分為：數(shù)化、互動、先知、先覺和共智。

各級別關(guān)鍵特征、核心技術(shù)和生命特征總結(jié)如下：

總之，數(shù)字孿生體系的成熟度模型反映了生物進化、個體成長以及社會發(fā)展規(guī)律。數(shù)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(qū)動物理世界，而且進化為物理世界的先知、先覺甚至超體，最終形成可以互相共享智慧的數(shù)字孿生體社會。

關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)數(shù)字孿生體的生命體系結(jié)構(gòu)和成熟度模型，數(shù)字孿生體的第一層關(guān)鍵技術(shù)包括建模、仿真、物聯(lián)網(wǎng)，大數(shù)據(jù)（及AI）、云計算，第二層關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字線程、虛擬現(xiàn)實（VR/AR/MR）、MBSE、區(qū)塊鏈等。

總 結(jié)

生命體是在“物競天擇，適者生存”法則之下經(jīng)過長期進化而來的系統(tǒng)，在完備性方面往往高于人造系統(tǒng)，在經(jīng)濟性方面優(yōu)于人造系統(tǒng)。因此，用生命體作為一個人造系統(tǒng)的終極發(fā)展目標是一個合理的選擇。

進化法則讓所有生物都不會停留在簡單體，而是會越來越復(fù)雜，也會越來越精密。在數(shù)字化時代，人們身邊不停出現(xiàn)各種新型數(shù)字化技術(shù)，紛繁復(fù)雜，你方唱罷我登場，讓人迷失在眾多概念和技術(shù)中無法自拔。數(shù)字孿生體系的出現(xiàn)將終結(jié)這一迷亂困局。其實，從數(shù)字孿生生命體進化角度來看，這種現(xiàn)象很正常，也很好理解。任何新的或者舊的數(shù)字化技術(shù)都是構(gòu)成數(shù)字孿生體的一個構(gòu)件，且是階段性的。今后，不論出現(xiàn)何種數(shù)字化單項技術(shù)，都應(yīng)該是數(shù)字孿生體這個生命體的一個器官甚至是細胞。我們需要做的事情是，將這些新出現(xiàn)的單項技術(shù)安放在數(shù)字孿生體生命框架的正確位置，不僅能讓這些技術(shù)更好地為我們服務(wù)，也可解決我們的困惑，讓我們平靜地與這些技術(shù)和諧相處。

當然，任何一種單項技術(shù)都會向著自成體系的方向努力發(fā)展，所以，數(shù)字孿生體所需的通常不會是某個單項技術(shù)體系的全部，應(yīng)該是其核心要素。當前，數(shù)字孿生體作為新生事物，或者說是新近開始工程化應(yīng)用的事物，對當前構(gòu)成這個生命體的各個器官的整合方式肯定是設(shè)備級的集成。但隨著我們對它的認識越來越深入，這些器官的融合肯定會走向原子級別，只取用這些器官中對數(shù)字孿生體有用的部分而舍棄其他部分。這些有用部分之間的結(jié)合不會像現(xiàn)在這樣通過宏觀接口來實現(xiàn)，而是通過微觀茸毛來融合，使得數(shù)字孿生體的整體性和生命力都要更強！