“元宇宙”與“數字孿生”

早在2002年，“數字孿生（Digital Twin）”這一概念被美國Michael Grieves教授提出。12年後，他再次詳細地解釋了數字孿生概念，是指在資訊空間建構一個可以映射表征實體裝置的虛拟系統，他們之間的聯系并不是單向和靜态的，而是在整個産品的生命周期中都聯系在一起。

關于數字孿生的樸素想法，也許早在幾千年前就已經出現并被運用到城市建設和戰争中，比如古代行軍打仗必備的軍事推演工具——沙盤。相對于宏大又有些“缥缈”的元宇宙， 要對真實世界負責的數字孿生，具有相當明确的使命。

或許在遊戲中，我們也有過似曾相識的感覺。喜歡玩沙盒類遊戲的朋友，一定不會錯過《Minecraft》和《都市：天際線》兩款遊戲。在自由度極其之高的遊戲世界中，玩家可以按照自己的想法建設屬于自己的城市。

伴随着時代的發展，數字孿生技術作為重要的數字化手段深度運用到工業制造和智慧城市建設中。中國資訊通信研究院産業與規劃研究所進階工程師高豔在《數字孿生城市如何推動了新型智慧城市》一文中，也對數字孿生提出了明确的定義。

數字孿生，是通過對實體世界的人、物、事件等所有要素數字化，在網絡空間再造一個與之對應的“虛拟世界”，由此形成實體次元上的實體世界和資訊次元上的虛拟世界同生共存、虛實交融的格局，這是用數字化方式為實體對象建立虛拟模型，由此來模拟其在現實環境中的行為……數字孿生是數字化發展的必經之路，數字孿生城市是智慧城市的起點。

數字孿生技術最先應用于工業制造的領域中。目前，全球領先的制造企業正在将對于數字孿生的了解，與自身業務融合形成工業4.0時代下的解決方案。

美國通用電器公司借助數字孿生這一概念，提出實體機械和分析技術融合的實作途徑，讓每個引擎，每個渦輪，每台核磁共振都擁有一個數字化的“雙胞胎”，并通過數字化模型在虛拟環境下實作機器人調試、試驗、優化運作狀态等模拟，以便将最優方案應用在實體世界的機器上，進而節省大量維修、調試成本。

德國軟體公司SAP基于Leonardo平台在數字世界打造了一個完整的數字化雙胞胎，在産品試驗階段采集裝置的運作狀況，進行分析後得出産品的實際性能，再與需求設計的目标比較，形成産品研發的閉環體系。

而在中國也不乏這樣的案例。在2019年12月，被譽為“世紀工程”的中俄東線天然氣管道工程正式投産通氣，得到了中俄兩國元首的熱烈祝賀和高度評價。作為中國首條“智能管道”樣闆工程，中俄東線管道工程就建構了一個“數字孿生體”，實作了在統一的資料标準下開展可研、設計、采辦和施工。随着營運動态資料的不斷豐富，“數字孿生體”将跟随管道全生命周期而共同生長。

很多項目中，很多企業不僅注重數字化轉型建設廠務管理系統、能源管理系統、裝置管理系統外，更注重的是現代化工廠對資訊化水準的整體要求。傳統二維場景應用中，已不能夠滿足多裝置、多流程工藝、工藝仿真的資訊化要求。

針對這些中大型企業，智能制造數字孿生3D可視化系統将項目範圍内的所有産線、企業全貌、工廠場景等在數字時間中的1:1還原，同時還與其他資訊系統實作了資料的互聯互通，能夠滿足其提出的虛實關聯、資料關聯等管理、應用要求。

而數字孿生應用的整體效果最終在其智能大屏中進行展示，對于大型制造業企業可以實作工序的生産流程在虛拟三維仿真場景中對真實生産過程的全面還原。

應用的整體效果最終在智能大屏中進行展示，實作了工序的生産流程在虛拟三維仿真場景中對真實生産過程的全面還原。能夠滿足企業提出的虛實關聯、資料關聯等管理、應用要求。

值得注意的是，數字孿生的概念不僅活躍在工業4.0的制造業，也越來越頻繁地出現在智慧城市領域。

随着ICT（資訊、通信、技術）成為智慧城市發展的主要動能，移動通信、網際網路、雲計算、傳感器、人工智能、量子通信在智慧城市都得到了廣泛應用。全域感覺、數字模拟、深度學習等各領域的技術發展也即将迎來拐點，這使得城市的數字孿生應運而生。

如今，城市布滿各種各樣的傳感器、攝像頭。借助包括5G在内的物聯網技術，這些終端采集的資料可以更快地被提取出來。

在數字孿生城市中，基礎設施（水、電、氣、交通等）的運作狀态，市政資源（警力、醫療、消防等）的調配情況，都會通過傳感器、攝像頭、數字化子系統采集出來，并通過包括5G在内的物聯網技術傳遞到雲端。

數字孿生在智慧城市發展與建設中的核心價值在于，它能夠在實體世界和數字世界之間全面建立實時聯系，進而對操作對象全生命周期的變化進行記錄、分析和預測。

國家發展改革委重磅釋出《關于推進“上雲用數賦智”行動 培育新經濟發展實施方案》（以下簡稱《方案》），其中“數字孿生”技術在《方案》中被提及多次，和雲計算、人工智能、5G、物聯網等前沿技術一樣，受關注程度上升到國家高度。

《方案》中明确提到，數字孿生作為國家經濟、企業發展數字化轉型的關鍵基礎技術之一，将為新的經濟增長提供巨大動能，是以強調和鼓勵開展數字孿生創新計劃，引導各方力量參與提出數字孿生的解決方案。