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(zi)孿生(sheng)——物(wu)聯網的(de)核(he)心(xin)所在
數字(zi)孿生(sheng)，是指(zhi)通(tong)過(guo)計算機程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序為物理世界建立一套數字(zi)化表示，而這里的(de)計算機程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)序需要使用(yong)來自現實世界及(ji)周邊環(huan)境(jing)的(de)數據(ju)流建立起模擬(ni)模型，用(yong)以預測(ce)產品或流程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)運作(zuo)效果、同時避免物理對(dui)象發(fa)生(sheng)故障(zhang)，最終降低實際成本。數字(zi)孿生(sheng)可以通(tong)過(guo)預測(ce)分析、監控與(yu)研究不同場景下(xia)的(de)各類(lei)行為提供準確預判，根據(ju)2017年(nian)德(de)勤與(yu)畢馬威發(fa)布的(de)《炒作(zuo)之外：解讀工業4.0與(yu)數字(zi)孿生(sheng)》報告，數字(zi)孿生(sheng)技術有望徹底顛覆眾多(duo)現有流程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)。
“如果說(shuo)二十一世(shi)紀下(xia)的信息就是新(xin)的石油(you)，那么分析工具就是新(xin)的內燃機。”——Peter Sondergaard
要(yao)成功實現數(shu)字孿生，一大前提就(jiu)是保(bao)證(zheng)素材信息可靠無誤且(qie)盡可能準確。此外(wai)，信息安全也應得(de)到有力保(bao)障，因為這類內容(rong)一旦外(wai)泄(xie)、往(wang)往(wang)會引(yin)發巨大的經濟損失。正因如此，區塊鏈作(zuo)為可行的解決方案才格(ge)外(wai)值得(de)關注，并成為數(shu)字孿生發展中(zhong)不可或缺的好伙伴(ban)。
在物(wu)聯(lian)網領域，一切(qie)數(shu)(shu)(shu)據必(bi)須牢牢把握兩個(ge)基本點：可(ke)訪問、可(ke)理解，而(er)數(shu)(shu)(shu)字孿生的普(pu)及(ji)趨勢也正(zheng)是(shi)由此而(er)發。隨著物(wu)聯(lian)網設(she)備的普(pu)及(ji)，數(shu)(shu)(shu)字孿生能(neng)夠大大簡(jian)化應(ying)用(yong)流(liu)程，依(yi)靠從容(rong)穩妥的數(shu)(shu)(shu)據流(liu)處(chu)理能(neng)力容(rong)納更多現實世界(jie)中各(ge)位置或對象的實時(shi)信息。換句(ju)話說，數(shu)(shu)(shu)字孿生就如(ru)同一種中介，負責將來自物(wu)理世界(jie)的數(shu)(shu)(shu)據與(yu)需要使用(yong)這些數(shu)(shu)(shu)據的應(ying)用(yong)程序對接起來，再(zai)以數(shu)(shu)(shu)字化方式加以呈現。
如前所述，物聯(lian)網設備收集的(de)所有(you)數(shu)據(ju)必定要(yao)匯聚于一處；在擁(yong)有(you)數(shu)字孿(luan)生(sheng)副本的(de)情(qing)況下(xia)，副本自然(ran)就是這個匯聚目(mu)標。以此為基礎，包含大量數(shu)據(ju)并可以放心作為“事(shi)實來(lai)源”的(de)數(shu)字孿(luan)生(sheng)就成為后續(xu)應(ying)用程序和軟件集成的(de)理想(xiang)平臺。目(mu)前，數(shu)字孿(luan)生(sheng)技(ji)術的(de)開發和創建(jian)主要(yao)面向三大用途：
數字孿(luan)生(sheng)原型（DTP）：
在(zai)創建最終實(shi)體(ti)產品之前，首先(xian)制(zhi)作一(yi)份數(shu)字版(ban)本以觀察其行為與運作方式。
數字孿(luan)生(sheng)實例（DTI）：
在產品創建完成(cheng)后，可以利用數字孿(luan)生(sheng)測試不(bu)同調(diao)整路線與不(bu)同使用場(chang)景，規(gui)避(bi)高(gao)昂的(de)實體測試成(cheng)本。
數字孿生聚合(he)（DTA）：
通過一組預設的分析(xi)技(ji)術、先決條件等(deng)從DTI提供(gong)的信(xin)息當中(zhong)確定(ding)產(chan)品功能(neng)。
區(qu)塊鏈與數(shu)字孿(luan)生(sheng)
為(wei)了提高效率、更(geng)充(chong)分的(de)發揮(hui)數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)優勢，各數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)副(fu)本之間必須相(xiang)互連通、建立體系(xi)。正因為(wei)如此(ci)，數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)與(yu)(yu)(yu)對應的(de)資產必須具備(bei)可(ke)(ke)識別性(xing)，保證順利檢測并與(yu)(yu)(yu)之交(jiao)互。目前的(de)一類前瞻性(xing)解決方案(an)采(cai)用集(ji)中(zhong)式(shi)模型(xing)，其中(zhong)由(you)集(ji)中(zhong)式(shi)平臺負責(ze)各數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)副(fu)本的(de)注冊、身份管(guan)理(li)與(yu)(yu)(yu)授權，借(jie)此(ci)將副(fu)本引(yin)入公(gong)共網絡。但(dan)這還只是(shi)過渡方案(an)，最終目標應該是(shi)建立起去(qu)(qu)中(zhong)心(xin)化的(de)行業生(sheng)(sheng)態，擺脫中(zhong)心(xin)化平臺對身份與(yu)(yu)(yu)數(shu)據的(de)管(guan)理(li)、進而(er)消除商業壟(long)斷的(de)可(ke)(ke)能(neng)性(xing)。考慮到這一點，將區(qu)塊(kuai)鏈技術與(yu)(yu)(yu)數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)相(xiang)結合(he)才顯(xian)得如此(ci)重要。區(qu)塊(kuai)鏈高透明(ming)度(du)、去(qu)(qu)中(zhong)心(xin)化的(de)數(shu)據存儲(chu)加上數(shu)字孿(luan)生(sheng)(sheng)安全、可(ke)(ke)靠的(de)數(shu)據交(jiao)互，再輔以智(zhi)能(neng)合(he)約功(gong)能(neng)，有望在(zai)實(shi)現自(zi)動運營的(de)同(tong)時、將系(xi)統效率和安全性(xing)提升至(zhi)新的(de)水平。
數(shu)(shu)字孿生(sheng)所使用的收集信(xin)息還(huan)必須(xu)具備不可變(bian)屬性(xing)，確(que)保實(shi)際發生(sheng)的一切(qie)、由誰執(zhi)行、數(shu)(shu)據變(bian)更內(nei)容等均有明確(que)記錄并可隨時追溯，這就避(bi)免了傳統(tong)數(shu)(shu)據庫常(chang)被網絡攻擊(ji)侵擾的問題。如此一來(lai)，數(shu)(shu)字孿生(sheng)信(xin)息將被存儲在數(shu)(shu)據鏈內(nei)，并用以驗證(zheng)數(shu)(shu)據來(lai)源與數(shu)(shu)據內(nei)容。另(ling)一方面，如前文(wen)所述(shu)，這些(xie)特性(xing)與智能合約結合之后，即可通(tong)過自動化流程將各數(shu)(shu)字孿生(sheng)副本連(lian)通(tong)起來(lai)、進而建(jian)立(li)協作體(ti)系(xi)。這樣(yang)的系(xi)統(tong)再匹配(pei)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)技術，即可達成行為預測、安(an)全分(fen)析(xi)、全局/全球連(lian)接等意義更為深遠的發展目(mu)標。
區塊鏈(lian)技(ji)術與(yu)數字(zi)孿生(sheng)結合的(de)優勢，在數字(zi)安(an)全層(ceng)面也(ye)(ye)有充(chong)分(fen)體現。各數字(zi)孿生(sheng)副本間的(de)去中心化(hua)匹配和(he)(he)連接，將(jiang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)攻擊(ji)活動突(tu)破(po)安(an)全層(ceng)和(he)(he)數據(ju)層(ceng)的(de)難度。而且一旦被發現，惡意(yi)攻擊(ji)者將(jiang)被立即清除出鏈(lian)。另(ling)外，區塊鏈(lian)的(de)介入也(ye)(ye)將(jiang)使實時(shi)數據(ju)分(fen)析成為可(ke)能，大(da)大(da)提(ti)高(gao)預測的(de)準確性(xing)(xing)(xing)與(yu)及時(shi)性(xing)(xing)(xing)。同時(shi)，數據(ju)完整性(xing)(xing)(xing)、正(zheng)確性(xing)(xing)(xing)及抗篡改性(xing)(xing)(xing)也(ye)(ye)將(jiang)得(de)到顯著增強，再配合更好(hao)的(de)數據(ju)存(cun)儲(chu)方式與(yu)可(ke)追(zhui)溯(su)性(xing)(xing)(xing)，無疑有益(yi)于后(hou)續研究與(yu)進一步分(fen)析。
數字孿生的優勢與用例
正如麥肯(ken)錫公司(si)所(suo)言，數字(zi)(zi)孿生的(de)應用有望將簡略提升達(da)20%。數字(zi)(zi)孿生有助于解(jie)釋物聯網設備(bei)收集到的(de)數據，進而以更靈活、更高效的(de)方式衡(heng)量業務KPI。此外，數字(zi)(zi)孿生還能(neng)為當前正在發生的(de)一切建(jian)立全局視圖，同時立足(zu)不同場景(jing)重建(jian)模擬環境，由此消除以往(wang)只能(neng)借助物理(li)或真實環境進行的(de)實體模擬，顯(xian)著降(jiang)低(di)成(cheng)本并實現系統優化、最終迅速提升投資回報率。可以說，只要掌(zhang)握(wo)了(le)正確數據，數字(zi)(zi)孿生就能(neng)幫助我們對新(xin)方案(an)開展分析、預估和測試，無需高昂成(cheng)本即可建(jian)立起(qi)新(xin)的(de)商(shang)業模式。
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。
