時至今日，物聯網已經成為人盡皆知的重要概念，并在全球范圍內掀起一波新的技術浪潮，但與之對應，數字孿生的知名度明顯沒那么高。所謂數字孿生，是指利用物聯網設備傳回的數據流構建而成的數字化空間。除了區塊鏈與人工智能等新興技術，數字孿生對于下一次工業革命也有著至關重要的推動作用，因此預計2023年相關行業總值將達到133億美元。
數(shu)字孿(luan)生——物聯網(wang)的核心所在
數(shu)字(zi)孿生，是(shi)指通過計(ji)算機程(cheng)序(xu)為物理世界(jie)建(jian)立一套(tao)數(shu)字(zi)化表示，而這里的計(ji)算機程(cheng)序(xu)需要使用(yong)(yong)來(lai)自現實(shi)世界(jie)及周邊環境(jing)的數(shu)據流(liu)建(jian)立起模擬模型(xing)，用(yong)(yong)以預測(ce)產品(pin)或流(liu)程(cheng)的運作效果(guo)、同時避免物理對象發(fa)生故障，最終(zhong)降低實(shi)際(ji)成本。數(shu)字(zi)孿生可以通過預測(ce)分析、監控與研(yan)究不同場景下的各(ge)類行為提供(gong)準確(que)預判，根(gen)據2017年(nian)德(de)勤與畢馬威發(fa)布的《炒(chao)作之外：解讀工業(ye)4.0與數(shu)字(zi)孿生》報告，數(shu)字(zi)孿生技術有(you)望徹底顛(dian)覆眾多現有(you)流(liu)程(cheng)。
“如果說(shuo)二(er)十一世紀下的(de)信息就(jiu)是新的(de)石油，那(nei)么分析工具就(jiu)是新的(de)內燃(ran)機。”——Peter Sondergaard
要成(cheng)功實現數字(zi)孿(luan)生，一大(da)前提(ti)就是保證素材信息可靠無誤(wu)且盡可能準確。此外，信息安全也應得到有力保障，因(yin)為(wei)這(zhe)類內容一旦(dan)外泄、往往會(hui)引發巨(ju)大(da)的經濟損(sun)失。正因(yin)如此，區塊鏈作為(wei)可行的解決方案才格外值得關注，并(bing)成(cheng)為(wei)數字(zi)孿(luan)生發展中不(bu)可或缺的好伙伴。
在物聯網(wang)領(ling)域，一切數(shu)(shu)(shu)據必須牢牢把(ba)握(wo)兩個基本點(dian)：可訪問、可理解，而數(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)的(de)普及趨(qu)勢(shi)也正是由此而發。隨著物聯網(wang)設備的(de)普及，數(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)能夠大大簡(jian)化應用流(liu)(liu)程，依靠從容穩妥的(de)數(shu)(shu)(shu)據流(liu)(liu)處理能力(li)容納更多現(xian)實世(shi)界中各位(wei)置(zhi)或對(dui)象的(de)實時信息。換(huan)句(ju)話說，數(shu)(shu)(shu)字孿生(sheng)就如同一種(zhong)中介，負責將來自(zi)物理世(shi)界的(de)數(shu)(shu)(shu)據與需(xu)要使用這些數(shu)(shu)(shu)據的(de)應用程序對(dui)接起來，再以數(shu)(shu)(shu)字化方式加以呈現(xian)。
如前(qian)所述(shu)，物聯網設備收集的所有數據必定要(yao)匯(hui)聚于一處(chu)；在擁(yong)有數字孿生副本的情況下，副本自然(ran)就是這個匯(hui)聚目標。以此(ci)為(wei)(wei)基礎，包(bao)含大(da)量數據并可以放心作為(wei)(wei)“事實(shi)來源”的數字孿生就成(cheng)為(wei)(wei)后續應用(yong)程序(xu)和軟件集成(cheng)的理想平臺。目前(qian)，數字孿生技術的開發(fa)和創建主要(yao)面向(xiang)三大(da)用(yong)途：
數字孿生原(yuan)型（DTP）：
在創(chuang)建(jian)最終實體產品之前，首先制作一份數字(zi)版本以觀察其(qi)行為(wei)與運作方式。
數字孿生實例（DTI）：
在產品創(chuang)建完成后(hou)，可以利用(yong)數字孿生測試(shi)(shi)不同調整路(lu)線與不同使用(yong)場景，規避高(gao)昂的實(shi)體測試(shi)(shi)成本。
數字孿生聚合（DTA）：
通過一(yi)組預設的(de)分(fen)析(xi)技術、先(xian)決(jue)條件等從DTI提(ti)供的(de)信(xin)息當中確定(ding)產品(pin)功(gong)能。
區塊鏈與數字孿(luan)生
為(wei)了提高(gao)效率、更充分的(de)(de)(de)發揮數字(zi)(zi)孿(luan)生優勢，各數字(zi)(zi)孿(luan)生副(fu)(fu)本(ben)之間必須相互(hu)連通、建立(li)(li)體系。正因為(wei)如此，數字(zi)(zi)孿(luan)生與(yu)對應(ying)的(de)(de)(de)資產必須具備可識別性，保證順利(li)檢(jian)測并與(yu)之交(jiao)互(hu)。目(mu)前的(de)(de)(de)一(yi)類前瞻性解決方(fang)案采用集(ji)中(zhong)(zhong)式模型，其中(zhong)(zhong)由集(ji)中(zhong)(zhong)式平(ping)臺負責各數字(zi)(zi)孿(luan)生副(fu)(fu)本(ben)的(de)(de)(de)注冊、身份管理(li)與(yu)授(shou)權(quan)，借此將(jiang)副(fu)(fu)本(ben)引(yin)入公(gong)共網絡(luo)。但(dan)這還只(zhi)是過渡方(fang)案，最終(zhong)目(mu)標應(ying)該是建立(li)(li)起去中(zhong)(zhong)心化(hua)的(de)(de)(de)行(xing)業生態，擺脫中(zhong)(zhong)心化(hua)平(ping)臺對身份與(yu)數據的(de)(de)(de)管理(li)、進而(er)消(xiao)除商業壟斷的(de)(de)(de)可能性。考(kao)慮(lv)到這一(yi)點，將(jiang)區(qu)塊鏈技術(shu)與(yu)數字(zi)(zi)孿(luan)生相結(jie)合才顯得如此重要。區(qu)塊鏈高(gao)透明(ming)度、去中(zhong)(zhong)心化(hua)的(de)(de)(de)數據存儲加上(shang)數字(zi)(zi)孿(luan)生安全(quan)、可靠的(de)(de)(de)數據交(jiao)互(hu)，再(zai)輔以智(zhi)能合約功能，有(you)望在(zai)實現自動運(yun)營的(de)(de)(de)同(tong)時、將(jiang)系統效率和安全(quan)性提升至新(xin)的(de)(de)(de)水平(ping)。
數(shu)字孿(luan)生(sheng)所使(shi)用(yong)的(de)收集信息還必須具備不(bu)可變屬性(xing)，確(que)(que)保實際發生(sheng)的(de)一切、由誰執行(xing)、數(shu)據(ju)變更內(nei)容(rong)等均有明(ming)確(que)(que)記錄并可隨(sui)時追溯(su)，這就避(bi)免了(le)傳統數(shu)據(ju)庫(ku)常(chang)被網(wang)絡攻擊侵擾的(de)問題。如此一來，數(shu)字孿(luan)生(sheng)信息將被存儲在數(shu)據(ju)鏈內(nei)，并用(yong)以(yi)驗(yan)證數(shu)據(ju)來源與(yu)數(shu)據(ju)內(nei)容(rong)。另一方(fang)面，如前(qian)文所述(shu)，這些特性(xing)與(yu)智能合約結合之后，即可通過自動化流程將各數(shu)字孿(luan)生(sheng)副(fu)本連(lian)通起(qi)來、進而(er)建立(li)協作體系。這樣的(de)系統再(zai)匹配機器學習(xi)技術，即可達成行(xing)為預測、安全分析、全局/全球連(lian)接等意義(yi)更為深(shen)遠的(de)發展(zhan)目標。
區塊鏈(lian)(lian)技術(shu)與數字孿(luan)(luan)生結合(he)的(de)優勢，在數字安全層面也(ye)(ye)有充分(fen)體現。各數字孿(luan)(luan)生副本(ben)間的(de)去中心化匹配(pei)(pei)和(he)連接，將(jiang)大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)攻擊(ji)活(huo)動(dong)突破(po)安全層和(he)數據層的(de)難度(du)。而且一(yi)(yi)旦被發(fa)現，惡(e)意攻擊(ji)者將(jiang)被立即清除出鏈(lian)(lian)。另外(wai)，區塊鏈(lian)(lian)的(de)介入也(ye)(ye)將(jiang)使實時(shi)數據分(fen)析成為可能，大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)預測(ce)的(de)準確性與及(ji)時(shi)性。同(tong)時(shi)，數據完整性、正確性及(ji)抗篡改性也(ye)(ye)將(jiang)得到顯著增強，再(zai)配(pei)(pei)合(he)更好的(de)數據存儲方式與可追溯性，無(wu)疑有益于后續研究(jiu)與進一(yi)(yi)步分(fen)析。
數字孿生的優勢與用(yong)例
正(zheng)(zheng)如麥肯錫公司(si)所言，數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)的應用有望(wang)將簡(jian)略提(ti)升達20%。數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)有助于解釋物(wu)聯網設備收集(ji)到的數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，進而(er)以更(geng)靈活、更(geng)高效的方式衡量(liang)業務(wu)KPI。此外，數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)還能(neng)為(wei)當前正(zheng)(zheng)在發生(sheng)的一切(qie)建(jian)(jian)立全局(ju)視圖，同時立足不同場景重建(jian)(jian)模(mo)擬環境(jing)，由此消除以往(wang)只(zhi)能(neng)借(jie)助物(wu)理或真實(shi)環境(jing)進行的實(shi)體模(mo)擬，顯(xian)著降低成(cheng)本并(bing)實(shi)現系統優化、最終迅速提(ti)升投資回報率。可(ke)以說，只(zhi)要掌握了正(zheng)(zheng)確數(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)，數(shu)(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)就能(neng)幫助我們對新方案開展分析、預估和測(ce)試，無需高昂成(cheng)本即(ji)可(ke)建(jian)(jian)立起新的商(shang)業模(mo)式。
數字孿生對應的另外一些商業用例則面向制造商，例如汽車制造廠。福特公司就為旗下生產的各款車型開發出七套數字孿生副本。另一方面，醫療保健行業也受到技術發展的推動，為患者創建的數字孿生能夠提供模擬環境，幫助醫師預先測試診療方案的潛在效果。接下來是能源部門，他們可以利用數字孿生獲得更高效的設計方案，據此調優以增強系統效率。最后則是智慧城市，新加坡與上海都已建立起完整的數字孿生副本，用以改善能源利用率、交通流量等……在數字孿生的支持下，我們朝著所能想象的智慧城市目標再次邁出堅實的一步。
無論大家是否接受元宇宙這個概念，數字孿生都將在這片充滿未知的天地中作出貢獻。這個全新的純數字世界在互聯與安全層面提出諸多需求，而相應的解決方案必須以增強現實或虛擬現實的形式呈現。在數字孿生的幫助下，研究人員可以將真實數據引入這片虛擬世界，在現實的啟迪下為最終用戶提供更加身臨其境的體驗。
