好問(wèn)題比答案更重要。一個(gè)月前，中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所彭慧研究員在數(shù)字化企業(yè)公號(hào)上發(fā)表了《理解數(shù)字孿生：你應(yīng)該回答的33個(gè)問(wèn)題》一文。受彭老師啟發(fā)式提問(wèn)方式和提問(wèn)背后真知灼見(jiàn)的鼓舞，筆者對(duì)彭老師的33問(wèn)以繼續(xù)提問(wèn)的方式做了補(bǔ)充解讀，參見(jiàn)下圖1（可以通過(guò)上下滑動(dòng)看全圖）。除了改正原表中的錯(cuò)別字和為排版進(jìn)行的個(gè)別字詞調(diào)整外，圖中標(biāo)紅的地方對(duì)筆者與彭老師分享的那一版表達(dá)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤阶隽诵拚?，?duì)若干問(wèn)題補(bǔ)充了幾個(gè)提問(wèn)。限于彭老師33問(wèn)的框架，那一版對(duì)數(shù)字孿生另外一些具有根本性的關(guān)鍵問(wèn)題沒(méi)有提出或展開。本文站在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展全局的角度，試圖對(duì)數(shù)字孿生的問(wèn)題空間做一系統(tǒng)分析和梳理，敬請(qǐng)業(yè)界同仁指正。

從2002年MichaelGrieves博士提出數(shù)字孿生的概念模型，到2010年前后美國(guó)空軍和NASA確認(rèn)數(shù)字孿生的名稱，再到2021年數(shù)字孿生的首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)即將發(fā)布，數(shù)字孿生正好走完了20年的發(fā)展歷程。而且隨著近年來(lái)數(shù)字孿生在國(guó)內(nèi)外各個(gè)領(lǐng)域都受到了越來(lái)越多的廣泛關(guān)注，也出現(xiàn)了各種各樣的聲音。筆者在《為什么需要給數(shù)字孿生加上一個(gè)“體”字？》中提到，未來(lái)的趨勢(shì)在共識(shí)中，當(dāng)下的行動(dòng)在系統(tǒng)中。在當(dāng)前這個(gè)承上啟下的關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)，我們更需要運(yùn)用系統(tǒng)思維，理解問(wèn)題（空間），凝聚共識(shí)，輕裝前進(jìn)。本文在彭老師33問(wèn)和筆者補(bǔ)充提問(wèn)（圖1）的基礎(chǔ)上，梳理了以下六類問(wèn)題及其若干子問(wèn)題，歡迎業(yè)界同仁繼續(xù)就數(shù)字孿生問(wèn)題空間的類別和子問(wèn)題擴(kuò)展及其答案和解決方案，提出意見(jiàn)，補(bǔ)充完善。

1. 如何理解“physical”？?
2. 如何理解digital？
3. 如何理解信息？?
4. 如何理解信息化？
5. 如何理解數(shù)字孿生系統(tǒng)中的數(shù)字孿生體？?
6. 關(guān)于數(shù)字孿生系統(tǒng)與賽博物理系統(tǒng)？?

如何理解“physical”？

這個(gè)問(wèn)題背后的根本問(wèn)題是，數(shù)字孿生（化）的對(duì)象究竟有哪些？或者說(shuō)，哪些東西或事物可以被數(shù)字孿生（化）？這個(gè)問(wèn)題只討論可行性，暫時(shí)不考慮必要性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

很多數(shù)字孿生的定義和論述都提到了physical一詞，物理空間（physical space/world）、物理實(shí)體（physical entity）、物理對(duì)象（physical object）、物理孿生體（physical twin）等。如果說(shuō)，二十年前、十年前，人們還可以用physical一詞作為數(shù)字孿生化對(duì)象的定語(yǔ)為數(shù)字孿生下定義，這還有情可原；那么，處在從應(yīng)用探索期向領(lǐng)先應(yīng)用期（數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展階段的劃分參見(jiàn)《數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展年度回顧》）轉(zhuǎn)換的當(dāng)下，我們需要更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩x為這一技術(shù)體系能成功跨越鴻溝保駕護(hù)航。

如果堅(jiān)持使用“物理實(shí)體“作為數(shù)字孿生化對(duì)象的外延，那么要想打破或證偽這一全稱判斷，找到一個(gè)反例即可。為此，讓我們考慮以下子問(wèn)題：

子問(wèn)題1.1：以下事物哪些不屬于物理實(shí)體：網(wǎng)絡(luò)（包括但不限于通信網(wǎng)絡(luò)、能源網(wǎng)絡(luò)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)（如社交網(wǎng)絡(luò)）、物聯(lián)網(wǎng)等等）、處于運(yùn)行狀態(tài)未聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)軟件、云服務(wù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、CPS、人工智能系統(tǒng)（如機(jī)器人）、腦機(jī)接口系統(tǒng)、人類和某些動(dòng)物的夢(mèng)境和幻覺(jué)？

子問(wèn)題1.2：如果對(duì)子問(wèn)題1.1回答是非空集合，那么在這一非空集合中，哪個(gè)或哪些事物不可有對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體（digital twin entity）？或者說(shuō)，哪個(gè)或哪些事物不可能被數(shù)字孿生化（digital twinned）？

子問(wèn)題1.3：更極端的問(wèn)法，一個(gè)數(shù)字實(shí)體（如正在運(yùn)行的軟件）、甚至一個(gè)數(shù)字孿生體本身，可以有對(duì)應(yīng)的數(shù)字孿生體嗎？即數(shù)字孿生體或數(shù)字孿生化（digital twinning）可以嵌套嗎？

子問(wèn)題1.4：如果物理實(shí)體不足以界定數(shù)字孿生化對(duì)象的范圍，如何找到或提出簡(jiǎn)潔有效的概念術(shù)語(yǔ)組合，解決這一問(wèn)題？

子問(wèn)題1.5：物理實(shí)體、虛擬實(shí)體、數(shù)字實(shí)體、抽象實(shí)體、具體實(shí)體之間是什么關(guān)系？虛擬實(shí)體等于數(shù)字實(shí)體嗎？子問(wèn)題1.1中列舉的事物如何歸類到這些實(shí)體種類中？

如何理解digital？

這個(gè)問(wèn)題背后的根本問(wèn)題是，數(shù)字孿生化和數(shù)字化，“化”的內(nèi)容是什么？即數(shù)字孿生化對(duì)象和數(shù)字化對(duì)象中的哪些屬性和內(nèi)容可以被數(shù)字孿生化或數(shù)字化？

這個(gè)之所以能成為數(shù)字孿生問(wèn)題空間的一類基本問(wèn)題，是因?yàn)楣P者最近看到的幾篇演講、講座和文章，把數(shù)字化和數(shù)據(jù)要素（如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)治理等）進(jìn)行了強(qiáng)因果關(guān)聯(lián)，例如，一提數(shù)字化，不及其余，只強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的重要性；又例如，認(rèn)為數(shù)字孿生化對(duì)象（物理孿生體）和數(shù)字孿生體之間只有數(shù)據(jù)的連接，而無(wú)其他。毫無(wú)疑問(wèn)，這些觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)都是片面、有失偏頗的。為此，讓我們考慮以下子問(wèn)題：

子問(wèn)題2.1：數(shù)字孿生化（digital twinning）與數(shù)字化（digitalization）是什么關(guān)系？如果是隸屬關(guān)系，除了數(shù)字孿生化，還有哪些數(shù)字化方法和手段？如果是并列的互不隸屬關(guān)系，兩者的本質(zhì)區(qū)別是什么？

子問(wèn)題2.2：數(shù)字化（digitalization）和數(shù)字化轉(zhuǎn)型（digital transformation）是什么關(guān)系？如果是隸屬或目的手段關(guān)系，除了數(shù)字化，還有哪些數(shù)字化轉(zhuǎn)型方法和手段？如果是近義詞，它們有哪些細(xì)微區(qū)別？使用場(chǎng)合有何不同？

子問(wèn)題2.3：數(shù)字孿生化對(duì)象和數(shù)字化對(duì)象中的哪些屬性和內(nèi)容可以被數(shù)字孿生化或數(shù)字化？或者說(shuō)，數(shù)字實(shí)體（digital entity）中的比特，表征（represent）了數(shù)字孿生化對(duì)象或數(shù)字化對(duì)象中的哪些屬性和內(nèi)容？

子問(wèn)題2.4：對(duì)數(shù)字實(shí)體（digital entity）中的比特，有哪些解讀（interpretation）方式？數(shù)字實(shí)體中的比特，只是數(shù)據(jù)嗎？

子問(wèn)題2.5：作為信息度量單位的比特，除了數(shù)字實(shí)體，還有哪些存在形式？

如何理解信息？

這個(gè)問(wèn)題背后的根本問(wèn)題是，信息在數(shù)字孿生技術(shù)體系中有著怎樣的重要地位和作用？這是一類龐大深?yuàn)W燒腦的問(wèn)題，已延伸到技術(shù)哲學(xué)乃至科學(xué)哲學(xué)層面，跨越從哲學(xué)到科學(xué)、技術(shù)、工程的所有層次。

筆者在《新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命視角下的數(shù)字孿生體》一文中提出，第四次工業(yè)革命將包含造物革命、能源革命和信息革命，正如眾多物理學(xué)家相信，“信息”的概念也許會(huì)成為物理學(xué)新進(jìn)展的關(guān)鍵，筆者也相信，信息將是第四次工業(yè)革命的重要推手。筆者進(jìn)一步在《信息化的東風(fēng)vs.數(shù)字化的西風(fēng)：壓倒or融合》一文中指出，為什么是信息化、而不是數(shù)字化成為《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)？人類文明進(jìn)程不但需要工業(yè)化、城市化、全球化與信息化三個(gè)“兩化融合”的“節(jié)流”，還需要以量子理論、新信息革命和造物革命為代表的“開源”。這些都需要抓住信息這個(gè)牛鼻子。為此，讓我們考慮以下子問(wèn)題：

子問(wèn)題3.1：信息的本質(zhì)是什么？鐘義信教授關(guān)于信息的認(rèn)識(shí)論定義和本體論定義（參見(jiàn)鐘義信著《信息科學(xué)原理》北京郵電大學(xué)出版社2013），與楊學(xué)山部長(zhǎng)關(guān)于信息的三態(tài)（自在態(tài)、自有態(tài)和記錄態(tài)）（參見(jiàn)楊學(xué)山著《論信息》電子工業(yè)出版社2016），有何區(qū)別？是否等價(jià)？“物質(zhì)、能量、信息”中的信息和DIKW層次結(jié)構(gòu)中的信息是否共享相同的定義？

子問(wèn)題3.2：智能的本質(zhì)是什么？鐘義信教授關(guān)于智能的定義（參見(jiàn)鐘義信著《高等人工智能原理：觀念·方法·模型·理論》科學(xué)出版社2013和《機(jī)器知行學(xué)原理：人工智能的統(tǒng)一理論》北京郵電大學(xué)出版社2014），與楊學(xué)山部長(zhǎng)關(guān)于智能的定義（參見(jiàn)楊學(xué)山著《智能原理》電子工業(yè)出版社2018），有何區(qū)別？是否等價(jià)？DIKW作為智能體的認(rèn)知框架是否完備？智能可以作為新的一層加入DIKW層次結(jié)構(gòu)嗎？或者智能遍在于DIKW所有層次

子問(wèn)題3.3：數(shù)字孿生技術(shù)體系的核心技術(shù)——建模，以及數(shù)字孿生體的核心——模型，與信息以及DIKW層次結(jié)構(gòu)是什么關(guān)系？模型作為名詞的數(shù)據(jù)模型、信息模型、知識(shí)模型之間有何區(qū)別和聯(lián)系？模型作為定語(yǔ)的模型數(shù)據(jù)、模型信息、模型知識(shí)有何區(qū)別和聯(lián)系？

子問(wèn)題3.4：信息是什么時(shí)候起源的？是與物質(zhì)、能量在我們當(dāng)前這個(gè)宇宙初始的大爆炸時(shí)同時(shí)起源的？還是晚于物質(zhì)和能量的起源，例如，是1948年香農(nóng)在《通信的數(shù)學(xué)理論》一文中提出用比特作為信息的度量單位才有了信息？還是地球上有了人類才有了信息？或者有了地球生命就有了信息？亦或這個(gè)宇宙有了地外生命起源就有了信息？信息是泛宇宙的自然現(xiàn)象、還是屬人的人工建構(gòu)產(chǎn)物？

子問(wèn)題3.5：我們經(jīng)常掛在嘴邊的物質(zhì)、能量、信息是在怎樣的意義上相提并論的？三者或其中的某兩個(gè)有統(tǒng)一的可能嗎？信息是等同于物質(zhì)、還是有別于物質(zhì)的？信息是物質(zhì)所固有的或內(nèi)在既成的東西、還是在主客體的相互作用中涌現(xiàn)生成的東西？信息是一個(gè)本體論范疇、還是一個(gè)認(rèn)識(shí)論范疇？信息有可能既是本體論范疇、又是認(rèn)識(shí)論范疇嗎？

如何理解信息化？

筆者在《為什么需要給數(shù)字孿生加上一個(gè)體字》一文中指出，數(shù)字孿生的本質(zhì)是，通過(guò)數(shù)字化和模型化，以更少的能量，以信息換能量的方式來(lái)消除不確定性。認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)，可以有多種角度。但對(duì)像數(shù)字孿生、人工智能這樣的復(fù)雜技術(shù)體系，最合適的角度就是技術(shù)演化的角度。這也是為什么筆者對(duì)彭老師第一問(wèn)的補(bǔ)充提問(wèn)說(shuō)，數(shù)字孿生的本質(zhì)反映了怎樣的科學(xué)哲學(xué)和技術(shù)演化觀點(diǎn)？這也是為什么筆者認(rèn)為正確理解信息和信息化，對(duì)認(rèn)識(shí)數(shù)字孿生的本質(zhì)以及正確引導(dǎo)其技術(shù)體系的發(fā)展至關(guān)重要。

子問(wèn)題4.1：信息和信息化是什么關(guān)系？信息化的本質(zhì)是什么？目前我們對(duì)信息化的理解，有哪些脫離了信息這個(gè)詞根和本源？有哪些尚未觸及信息和信息化的本質(zhì)？

子問(wèn)題4.2：圖1中筆者對(duì)彭老師第16問(wèn)的補(bǔ)充提問(wèn)：在大家心目中，下列概念有怎樣的時(shí)間尺度：信息化、數(shù)字化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、數(shù)字孿生、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、萬(wàn)物互聯(lián)、5G？

補(bǔ)充一些信息。中國(guó)的國(guó)家機(jī)關(guān)和政府部門，除了大家熟知的工信部，名稱中有信息化外，還有一個(gè)重要的部門，規(guī)格比工信部高，名字中也有信息化，即中央網(wǎng)信辦（2018年正式成立，其前身可追溯到2011年成立的國(guó)家網(wǎng)信辦）中的“信”字。而且中央網(wǎng)信辦下設(shè)的十多個(gè)局中，其中一個(gè)名為“信息化發(fā)展局”。要知道，2018年的當(dāng)口，國(guó)內(nèi)外數(shù)字化浪潮和數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)興起，而在國(guó)內(nèi)，企業(yè)信息化的叫法已見(jiàn)式微。

子問(wèn)題4.3：工信部和中央網(wǎng)信辦名稱中的信息化，有何含義？是同義詞嗎？《十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》為什么要把信息化、而不是數(shù)字化作為2035年的遠(yuǎn)景目標(biāo)？國(guó)家層面理解的信息化與國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界理解的（企業(yè)）信息化有何差異？如果信息是新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命的重要抓手，信息革命是新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命的重要推手，我們是否需要對(duì)信息化的內(nèi)涵外延進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的更新？

可以預(yù)見(jiàn)，2035年之前，不但工信部不會(huì)改名，而且由于內(nèi)外挑戰(zhàn)的增加，中央網(wǎng)信辦及其信息化發(fā)展局也沒(méi)必要改名。讓我們假設(shè)一個(gè)問(wèn)題：

子問(wèn)題4.4：設(shè)想2032-2034年期間在準(zhǔn)備《十七五規(guī)劃和2050年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》時(shí)，國(guó)家層面會(huì)如何評(píng)價(jià)信息化目標(biāo)的完成情況并制定新目標(biāo)，那時(shí)有必要對(duì)上面三個(gè)政府部門和國(guó)家機(jī)關(guān)的名稱改掉其中的信息化字眼嗎？

關(guān)于信息化與數(shù)字化的關(guān)系，正如筆者在《信息化的東風(fēng)vs.數(shù)字化的西風(fēng)：壓倒or融合》一文中所指出的，信息化和數(shù)字化并非鐵路警察各管一段的接力關(guān)系，而是不同維度、不同時(shí)間尺度的事情，是站位角度不同的目的手段關(guān)系，有各自的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和歷史使命。無(wú)論是本世紀(jì)完成國(guó)家中興，還是未來(lái)共同建設(shè)人類命運(yùn)共同體、促進(jìn)人類文明進(jìn)程的角度，都需要我們更新對(duì)信息化的認(rèn)識(shí)。

為了解決古希臘的馬拉松傳信和中國(guó)古代以及羅馬帝國(guó)驛道驛站傳書的低效率問(wèn)題，從中國(guó)古代烽火臺(tái)只能傳遞幾種信號(hào)，再到1780年代第四次英荷戰(zhàn)爭(zhēng)英國(guó)皇家海軍完善旗語(yǔ)用11種信號(hào)旗組合傳遞45種信號(hào)，再到19世紀(jì)上半葉法國(guó)建造的可傳遞196種信號(hào)的信號(hào)塔網(wǎng)絡(luò)（556個(gè)信號(hào)塔貫穿法國(guó)全境，網(wǎng)絡(luò)線路長(zhǎng)達(dá)4800公里），再到1836年莫爾斯解決了用電信號(hào)對(duì)英文字母編碼問(wèn)題，再到現(xiàn)代工業(yè)軟件領(lǐng)域的PDM系統(tǒng)和數(shù)字線程概念，再到未來(lái)的量子計(jì)算，所有這些都是信息化上的努力，都是信息化的歷史進(jìn)程，都反映了信息化的的目標(biāo)——把正確的信息、在正確的時(shí)間、以正確的方式、傳遞給正確的人，都反映了信息化的本質(zhì)——充分挖掘DIKW四個(gè)層次相互作用的涌現(xiàn)效應(yīng)，以信息換能量的方式來(lái)消除不確定性，服務(wù)于人類認(rèn)識(shí)世界、改造世界，推進(jìn)人類文明發(fā)展進(jìn)程（參見(jiàn)《信息化的東風(fēng)vs.數(shù)字化的西風(fēng)：壓倒or融合》圖6和圖7）。

在時(shí)間尺度上，5G技術(shù)的商用周期，由于美歐的打壓，估計(jì)只有十年左右；數(shù)字化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮的生命周期，大約二三十年到半個(gè)世紀(jì)；而信息化的尺度，則幾百年、上千年?？梢宰鲞@樣的類比，信息化與數(shù)字化的關(guān)系，類似于***和社會(huì)主義初級(jí)階段的關(guān)系。中國(guó)和人類需要在不斷探索實(shí)踐的過(guò)程中不斷豐富和發(fā)展對(duì)信息化的認(rèn)識(shí)，雖然我們現(xiàn)在處于數(shù)字化轉(zhuǎn)型的初級(jí)階段，不成天念叨信息化，并不代表我們忘記了信息化的初心和更高級(jí)更艱難的使命，我們不會(huì)用信息化的空想否定和取代現(xiàn)階段數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐，也不會(huì)用現(xiàn)階段數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐去否定信息化早期的青蔥歲月和未來(lái)的星辰大海。

在空間尺度上，數(shù)字化轉(zhuǎn)型只是第四次工業(yè)革命的開胃菜；而以量子計(jì)算和通信為基礎(chǔ)的新信息革命和信息化將縱貫新一輪科學(xué)革命、技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命（參見(jiàn)《新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命視角下的數(shù)字孿生體》文中表1歷次工業(yè)革命的技術(shù)系統(tǒng)分析）。這也是為什么筆者對(duì)彭老師33問(wèn)的補(bǔ)充提問(wèn)中提到：數(shù)字孿生是一種科學(xué)理論嗎？它能解決科學(xué)問(wèn)題嗎？數(shù)字孿生在錢學(xué)森（哲學(xué)-科學(xué)-技術(shù)-工程）三維知識(shí)體系中的位置是怎樣的？

子問(wèn)題4.5：新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命場(chǎng)景下的信息化會(huì)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)體系的發(fā)展產(chǎn)生怎樣的影響？

如何理解數(shù)字孿生系統(tǒng)中的數(shù)字孿生體？

全球第一個(gè)數(shù)字孿生國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 23247的四個(gè)部分于六、七月份先后進(jìn)入最終草案階段，離正式發(fā)布只差臨門一腳。筆者很高興地看到，在最新一版更新中，ISO 23247接納了“digital twin entity（數(shù)字孿生體）”的術(shù)語(yǔ)和概念，其在數(shù)字孿生制造系統(tǒng)參考架構(gòu)中位置和內(nèi)涵于筆者在《數(shù)字孿生體究竟是一種什么東西》和《數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展年度回顧》兩文中對(duì)數(shù)字孿生體的定位一致，即數(shù)字孿生體是數(shù)字孿生系統(tǒng)的核心組件。

為什么筆者一直建議區(qū)分?jǐn)?shù)字孿生系統(tǒng)和數(shù)字孿生體，并將其作為數(shù)字孿生問(wèn)題空間的一類重要問(wèn)題？讓我們從系統(tǒng)架構(gòu)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的視角考慮以下子問(wèn)題：

子問(wèn)題5.1：數(shù)字孿生體和數(shù)字孿生系統(tǒng)的概念和術(shù)語(yǔ)是否可以擴(kuò)展其適用范圍，從制造領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)化、城市化和全球化的其他領(lǐng)域，如數(shù)字孿生能源、數(shù)字孿生城市、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)等，成為數(shù)字孿生技術(shù)體系的基礎(chǔ)術(shù)語(yǔ)？

筆者在《數(shù)字孿生體概念和術(shù)語(yǔ)體系團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施稿》提出了按時(shí)間、空間和目的-手段關(guān)系構(gòu)建的三維分類框架（圖2），并在《對(duì)「工業(yè)軟件：無(wú)盡的邊疆」的一些看法》一文中將這個(gè)三維分類框架應(yīng)用于工業(yè)軟件的分類。


子問(wèn)題5.2：給事物進(jìn)行分類，是否存在統(tǒng)一的方法和框架？應(yīng)用圖2的分類框架為數(shù)字孿生系統(tǒng)的參考架構(gòu)的各種視角和視圖進(jìn)行分類是否完備？

子問(wèn)題5.3：在時(shí)間尺度上，用ISO/IEC/IEEE 24748-1:2018（系統(tǒng)和軟件工程生存周期管理指南）中所關(guān)注系統(tǒng)與使能系統(tǒng)的交互，來(lái)展示數(shù)字孿生體與數(shù)字孿生系統(tǒng)的關(guān)系（圖3），并作為數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)生存周期視圖的模板是否合適，是否完備？如何實(shí)例化？


子問(wèn)題5.4：在空間尺度上，作為數(shù)字孿生通用系統(tǒng)的特例，單個(gè)的數(shù)字孿生系統(tǒng)、數(shù)字孿生系統(tǒng)族（family of systems）和數(shù)字孿生體系（system of systems）的參考架構(gòu)有哪些差異和共性？跨空間尺度的數(shù)字孿生系統(tǒng)統(tǒng)一參考架構(gòu)是否有意義？

圖2三維分類框架中目的手段關(guān)系也可以理解為問(wèn)題求解的邏輯。MBSE領(lǐng)域的RFLP（需求-功能-邏輯-物理）和企業(yè)架構(gòu)的4A（業(yè)務(wù)-應(yīng)用-信息-技術(shù)）架構(gòu)分類都是系統(tǒng)架構(gòu)在這一維度映射的實(shí)例化。

子問(wèn)題5.5：在問(wèn)題求解維度上，用TRIZ理論技術(shù)系統(tǒng)完備性法則來(lái)展示數(shù)字孿生體與數(shù)字孿生系統(tǒng)的功能關(guān)系（圖4），并作為數(shù)字孿生系統(tǒng)架構(gòu)功能視圖的模板是否合適，是否完備？如何實(shí)例化？


筆者在《新一輪科技產(chǎn)業(yè)革命視角下的數(shù)字孿生體》一文中認(rèn)為，數(shù)字孿生和人工智能、萬(wàn)物互聯(lián)一起，都是第四次工業(yè)革命的通用目的技術(shù)（參見(jiàn)該文表1歷次工業(yè)革命的技術(shù)系統(tǒng)分析，通用目的技術(shù)可參考Elhanan Helpman編《General Purpose Technologies and Economic Growth》The MIT Press 1998）?，F(xiàn)在，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化層面，數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)已成為一家人（ISO/IEC JTC1/SC41改名為物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字孿生，ISO 23247引用了物聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)）。接下來(lái)，數(shù)字孿生和人工智能需要怎樣的互動(dòng)？

子問(wèn)題5.6：除了借鑒ISO/IEC DIS 22989（人工智能概念和術(shù)語(yǔ)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案）中，區(qū)分智能體和人工智能系統(tǒng)、區(qū)分人工智能系統(tǒng)和人工智能學(xué)科，同樣為數(shù)字孿生構(gòu)建豐富系統(tǒng)化的概念和術(shù)語(yǔ)體系之外，人工智能在技術(shù)演化和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等方面能為數(shù)字孿生提供哪些經(jīng)驗(yàn)和借鑒，以使數(shù)字孿生更好地承擔(dān)第四次工業(yè)革命通用目的技術(shù)的使命？

關(guān)于數(shù)字孿生系統(tǒng)與賽博物理系統(tǒng)

這個(gè)問(wèn)題本夠不上數(shù)字孿生問(wèn)題空間的一個(gè)類別，最多是個(gè)子問(wèn)題的級(jí)別。但由于一直受到業(yè)界關(guān)注，筆者結(jié)合兩項(xiàng)技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域的最新進(jìn)展，對(duì)它們的關(guān)系做進(jìn)一步闡述和提問(wèn)。而且，這個(gè)問(wèn)題通常的提問(wèn)方式（如圖1第23問(wèn)，數(shù)字孿生與CPS的聯(lián)系與區(qū)別是什么？）并不準(zhǔn)確；更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶釂?wèn)是用“系統(tǒng)”對(duì)“系統(tǒng)”，即數(shù)字孿生系統(tǒng)與賽博（非要叫成信息也可以）物理系統(tǒng)的聯(lián)系和區(qū)別是什么？

筆者在《數(shù)字孿生體標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展年度回顧》文中提供了一個(gè)系統(tǒng)分析和技術(shù)演化的視角，即CPS是通過(guò)集成智能傳感器、軟件和執(zhí)行器，增強(qiáng)物場(chǎng)（TRIZ術(shù)語(yǔ)）相互作用，來(lái)改善人工物理系統(tǒng)中的控制子系統(tǒng)控制功能的執(zhí)行；而數(shù)字孿生系統(tǒng)是為一個(gè)人工物理系統(tǒng)建立數(shù)字孿生體，利用超系統(tǒng)資源實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)向雙系統(tǒng)躍遷的進(jìn)化趨勢(shì)（圖5）。在技術(shù)演化的宏觀層次上，由于數(shù)字孿生系統(tǒng)在提高人工物理系統(tǒng)理想度的全局性貢獻(xiàn)，相比CPS，更具符合新一輪產(chǎn)業(yè)革命通用目的技術(shù)的要求。而且由于人工物理系統(tǒng)完備性的嵌套和遞歸，兩者可以互為使能技術(shù)，但都不構(gòu)成對(duì)方的預(yù)先技術(shù)或前提條件。


除了彭老師的第23問(wèn)和筆者的補(bǔ)充提問(wèn)，這兩項(xiàng)幾乎同時(shí)誕生的技術(shù)，近年來(lái)在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域表現(xiàn)出了極大的、甚至是數(shù)量級(jí)上的差異：在ISO、IEC、ITU三大組織，沒(méi)有以CPS為標(biāo)題的標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有以CPS命名的分委會(huì)、咨詢組、特設(shè)組、工作組、研究組等；相反，數(shù)字孿生相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)卻如雨后春筍。

近年來(lái)，在ISO體系下，出現(xiàn)了兩個(gè)CPS相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和一個(gè)工作組。一是美國(guó)汽車行業(yè)的SAE J3061-2016（Cybersecurity Guidebook for Cyber-Physical Vehicle Systems）升級(jí)為ISO/SAE 21434（Road vehicles — Cybersecurity engineering），本月將正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)是，ISO/TC 184/SC 1專門為ISO 23704成立了WG 11（Reference model for cyber-physically controlled smart machine tool systems）。ISO 23704標(biāo)準(zhǔn)名稱是General requirements for cyber-physically controlled smart machine tool systems (CPSMT)，目前包括三個(gè)部分，第一部分是概述和基本原理。第二部分是用于減材制造的參考架構(gòu)，第三部分是用于增材制造的參考架構(gòu)。目前前兩個(gè)部分處于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案階段，第三部分處于委員會(huì)草案階段。筆者認(rèn)為，ISO/TC 184/SC 1/WG 11和ISO 23704名稱中的controlled一詞，不是畫蛇添足，而是畫龍點(diǎn)睛，不但與ISO/DIS 23704-1 給出的cyber-physical system (CPS)定義以及 ISO/DIS 23704-2 給出的cyber-physical system (CPS) unit定義一致，而且與筆者對(duì)賽博物理系統(tǒng)的功能定位也相一致。

結(jié)語(yǔ)

一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題空間的探究和定義，既需要系統(tǒng)思維，也需要利益相關(guān)方的共識(shí)。本文在彭慧老師數(shù)字孿生33問(wèn)和筆者補(bǔ)充提問(wèn)的基礎(chǔ)上，選取了數(shù)字孿生問(wèn)題空間的五個(gè)基本方面，進(jìn)一步提出了近30個(gè)子問(wèn)題。歡迎業(yè)界同仁繼續(xù)就數(shù)字孿生問(wèn)題空間的類別和子問(wèn)題擴(kuò)展及其答案和解決方案，提出意見(jiàn)，補(bǔ)充完善。