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數字孿生相關定義與特征

數字孿生是具有數據連接的特定物理實體或過程的數字化表達， ?該數據連接可以保證物理狀態和虛擬狀態之間的同速率收斂．并提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖，有助于優化整體性能。

數字孿生特征：

1.互動操作性

數字孿生中的物理對象和數字空間能夠雙向映射、動態交互和實時連接，因此數字孿生其備以多樣的數字模型映射物理實體的能力，具有能夠在不同數字模型之間轉換、合并和建立“表達”的等同性。

2.可擴展性

數字孿生技術具備集成、添加和替換數字模型的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級的模型內容進行擴展。

3.閉環性

數字孿生技術要求數字化，即以一種計算機可識別和處理的方式管理數據以對隨時間軸變化的物理實體進行表征。表征的對象包括外觀、狀態、屬性、內在機理，形成物理實體實時狀態的數字虛體映射。?

4.保真性

數字孿生的保真性指描述數字虛體模型和物理實休的接近性。要求虛體和實體不僅要保持幾何結構的高度仿真，在狀態、相態和時態上也要仿真。在不同的數字孿生場景下，同一數字虛體的仿直程度可能不同。例如工況場景中可能只要求描述虛體的物理性質，并不需要關注化學結構細節。

5.實時性

數字孿生中的數字虛體，用于描述物理實體的可視化模型和內在機理，以便于對物理實體的狀態數據進行監視、分析推理、優化工藝參數和運行參數，實現決策功能，即賦予數字虛體和物理實體一個大腦。因此數字孿生具有閉環性。

數字孿生生態系統

數字孿生生態系統由基礎支撐層、數據互動層、模型構建與仿真分析層、共性應用層和行業應用層組成。其中基礎支撐層由具體的設備組成．包括工業設備、城市建筑設備、交通工具、醫療設備組成。數據互動層包括數據采集、數據傳輸和數據處理等內容。模型構建與仿真分析層包括數據建模、數據仿真和控制。共性應用層包括描述、診斷、預測、決策四個方面。行業應用層則包括智能制造、智蔥城市在內的多方面應用。

數字孿生生命周期

數字孿生中虛擬實體的生命周期包括起始、設計和開發、驗證與確認、部署、操作與監控、重新評估和退役，物理實體的生命周期包括驗證與確認、部署、操作與監控、重新評估和回收利用。值得指出的是，一是虛擬實體在全生命周期過程中與物理實體的相互作用是持續的，在虛擬實體與物理實體共存的階段，兩者應保持相互關聯并相互作用。二是虛擬實體區別于物理實體的生命周期過程中，存在迭代的過程。虛擬實體在驗證與確認、部署、操作與監控，重新評估等環節發生的變化，可以迭代反饋至設計和開發環節。

數字孿生功能視角

從數字孿生功能視角，可以看到數字孿生應用需要在基礎設施的支撐下實現。物理世界中產品、服務或過程數據也會同步至虛擬世界中，虛擬世界中的模型和數據會和過程應用進行交互。向過程應用輸入激勵和真實世界信息．可以得到包括優化、預測、仿真、監控、分析等功能的輸出。

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