數(shù)字孿生已成為最炙手可熱的概念。這一概念的優(yōu)點(diǎn)是具體直觀，易于理解。望文生義也好，顧名思義也罷，說(shuō)者言語(yǔ)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€(gè)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(jìn)步的必要手段。數(shù)字資產(chǎn)通過(guò)傳承、協(xié)同和進(jìn)化，向歷史學(xué)習(xí)，向他人學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)成長(zhǎng)。人類之所以進(jìn)步，是因?yàn)槲覀兊淖嫦韧ㄟ^(guò)將他們的思想和成果用文字的方式流了下來(lái)，使得我們可以傳承祖先的智力資產(chǎn)，可以向老子問(wèn)道，向孔子習(xí)理，向牛頓求知，向亞里士多德討教。

數(shù)字線程和云計(jì)算是進(jìn)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(duì)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(jìn)行傳遞和追溯，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀基因遺傳。云計(jì)算則將不同物理對(duì)象的數(shù)字孿生體之間實(shí)現(xiàn)共享和協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)平庸基因進(jìn)化。

我們把這個(gè)過(guò)程稱為“共智”，使數(shù)字孿生體出現(xiàn)“社會(huì)性”特征。同一物理對(duì)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(gè)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(gè)生命周期中的演變路線，但相同對(duì)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(duì)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(huì)，數(shù)字孿生體之間的聯(lián)系構(gòu)成了數(shù)字社會(huì)。

“共智”實(shí)現(xiàn)了不同數(shù)字孿生體之間的智慧交換和共享，多個(gè)數(shù)字孿生單體可以通過(guò)“共智”形成更大和更高層次的數(shù)字孿生體，這個(gè)數(shù)量和層次可以是無(wú)限的?！栋⒎策_(dá)》電影中的潘多拉星球是個(gè)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(guò)數(shù)字孿生體，我們可以實(shí)現(xiàn)地球上物理世界的共智。

人機(jī)交互

人機(jī)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理對(duì)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(shí)技術(shù)是人機(jī)交互的兩個(gè)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(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的操作可以實(shí)現(xiàn)與數(shù)字孿生體乃至物理對(duì)象的操縱。虛擬現(xiàn)實(shí)（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(duì)人類來(lái)說(shuō)，五官是人們相互認(rèn)識(shí)、了解和溝通的界面，通過(guò)望聞問(wèn)切基本可以了解人的身體狀況，通過(guò)眼神和語(yǔ)言的交流可以了解人的精神狀況。而數(shù)字孿生體的人機(jī)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(shí)技術(shù)使數(shù)字化的世界在感官和操作體驗(yàn)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(wú)限駕馭數(shù)字世界，例如變換大小、穿墻而過(guò)、隔空取物、時(shí)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(huì)系統(tǒng)或（和）技術(shù)系統(tǒng)（譬如機(jī)器、工廠、物流、城市、戰(zhàn)場(chǎng)）充分發(fā)揮作用和價(jià)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(wú)所不能的自由特性，使得這個(gè)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(huì)合并一個(gè)系統(tǒng)。

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

生命特征

通過(guò)以上分析，我們認(rèn)為，數(shù)字孿生體是一個(gè)具有思維能力、可持續(xù)進(jìn)化的生命體。

當(dāng)然，物理對(duì)象也具有天然的生命特征，但這種生命具有的特點(diǎn)如下：本能、直覺(jué)、條件反射、既定式、預(yù)設(shè)化、確定性、機(jī)械性、個(gè)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(jìn)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(huì)性。

孕育與服役

數(shù)字孿生體是物理對(duì)象的數(shù)字化表達(dá)和虛擬鏡像，這種物理對(duì)象可能是設(shè)備、產(chǎn)線、車間、工廠、企業(yè)、人群、城市、戰(zhàn)場(chǎng)、物流、交通、電網(wǎng)、營(yíng)銷、流程等。這些對(duì)象都有研發(fā)、制造、供應(yīng)、運(yùn)維等過(guò)程。這幾個(gè)不同過(guò)程，因?yàn)槲锢韺?duì)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(duì)象的研發(fā)與制造是數(shù)字孿生體的孕育過(guò)程，其本質(zhì)是通過(guò)前置數(shù)字體提前優(yōu)化未來(lái)物理對(duì)象，不是終極產(chǎn)品的孿生體，最多是試驗(yàn)對(duì)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(lái)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(shí)時(shí)先知能力，缺乏互動(dòng)、先覺(jué)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(jì)的能力，但無(wú)法在真實(shí)運(yùn)行環(huán)境中與其他數(shù)字孿生體實(shí)時(shí)共智。前置數(shù)字體往往不能作為未來(lái)運(yùn)維過(guò)程的數(shù)字孿生體，但可以為運(yùn)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(yùn)維過(guò)程中，物理對(duì)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(shí)現(xiàn)交互、先知、先覺(jué)乃至共智，實(shí)現(xiàn)自我進(jìn)化，可以通過(guò)數(shù)字孿生體實(shí)時(shí)優(yōu)化物理對(duì)象的運(yùn)行。此時(shí)的數(shù)字孿生體是個(gè)全職服役的孿生體，因此，物理對(duì)象的供應(yīng)和運(yùn)維過(guò)程才是數(shù)字孿生體的主戰(zhàn)場(chǎng)。

成熟度

綜上所述，基于數(shù)字孿生體的生命特征和進(jìn)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(dòng)、先知、先覺(jué)和共智。

各級(jí)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(jìn)化、個(gè)體成長(zhǎng)以及社會(huì)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(shí)時(shí)信息，更要反過(guò)來(lái)實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)物理世界，而且進(jìn)化為物理世界的先知、先覺(jué)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(huì)。

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(jì)算，第二層關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字線程、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR/AR/MR）、MBSE、區(qū)塊鏈等。

總 結(jié)

生命體是在“物競(jìng)天擇，適者生存”法則之下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化而來(lái)的系統(tǒng)，在完備性方面往往高于人造系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)性方面優(yōu)于人造系統(tǒng)。因此，用生命體作為一個(gè)人造系統(tǒng)的終極發(fā)展目標(biāo)是一個(gè)合理的選擇。

進(jìn)化法則讓所有生物都不會(huì)停留在簡(jiǎn)單體，而是會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，也會(huì)越來(lái)越精密。在數(shù)字化時(shí)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(chǎng)，讓人迷失在眾多概念和技術(shù)中無(wú)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(shí)，從數(shù)字孿生生命體進(jìn)化角度來(lái)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(gè)構(gòu)件，且是階段性的。今后，不論出現(xiàn)何種數(shù)字化單項(xiàng)技術(shù)，都應(yīng)該是數(shù)字孿生體這個(gè)生命體的一個(gè)器官甚至是細(xì)胞。我們需要做的事情是，將這些新出現(xiàn)的單項(xiàng)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(dāng)然，任何一種單項(xiàng)技術(shù)都會(huì)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(huì)是某個(gè)單項(xiàng)技術(shù)體系的全部，應(yīng)該是其核心要素。當(dāng)前，數(shù)字孿生體作為新生事物，或者說(shuō)是新近開始工程化應(yīng)用的事物，對(duì)當(dāng)前構(gòu)成這個(gè)生命體的各個(gè)器官的整合方式肯定是設(shè)備級(jí)的集成。但隨著我們對(duì)它的認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入，這些器官的融合肯定會(huì)走向原子級(jí)別，只取用這些器官中對(duì)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(huì)像現(xiàn)在這樣通過(guò)宏觀接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)微觀茸毛來(lái)融合，使得數(shù)字孿生體的整體性和生命力都要更強(qiáng)！