从巴黎圣母院大火到数字孪生的火热应用

数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。   

数字孪生

数字孪生具有将虚拟空间和物理实体紧密融合的特点，在5G技术下，数字孪生将更容易落地。

工业

数字孪生目前主要运用于工业中，在工业领域，通过数字孪生技术的使用，将大幅推动产品在设计、生产、维护及维修等环节的变革。

基于模型、数据、服务方面的优势，数字孪生正成为工业互联**键技术，同时，工业互联网业亦成为数字孪生技术扩展应用场景的孵化床，从制造业逐步延伸拓展至更多的工业互联网空间。

目前洛克希德·马丁公司视它为未来国防工业6大顶尖技术之首，美国GE公司已为每个引擎、每个涡轮、每台核磁共振，创造了一个数字孪生体，通过这些拟真的数字化模型，在虚拟空间调试、实验，以让机器的运行效果达到最佳。

通过数字孪生技术，不仅能够对工厂设备进行监测，实现故障预判和及时维修，还可以实现远程操控，远程维修，极大降低运营成本，提高安全性。

医疗

在个人的健康监测与管理方面，通过数字孪生可以更清楚地了解我们身体的变化，对疾病做出及时预警。

未来通过各种新型医疗检测和扫描仪器以及可穿戴设备，我们可以完美地**出一个数字化身体，并可以追踪这个数字化身体每一部分的运动与变化，从而更好地进行健康监测和管理。但同时，时刻监测反馈所带来的心理暗示是否会影响人类健康又会成为课题。

通过5G等传输技术，远程医疗也将能够更为普及。目前全国首例基于5G的远程人体手术——帕金森病“脑起搏器”植入手术成功完成，这对实现优质医疗资源下沉、实现自动诊疗有着重要意义。

▲图2 全国首例基于5G的远程人体手术

智慧城市

未来，无人机群将为城市提供基于图像扫描的城市数字模型，街道、社区、娱乐、商业等各功能模块都将拥有数字模型。

随着城市数字模型的扩充与发展，数字孪生技术将覆盖城市的每条电力线、变电站、污水系统、供水和排水系统、城市应急系统、Wi-Fi网络，高速公路，交通控制系统等所有看见或看不见的地方。

目前中国的雄安新区定位于绿色、智能的数字孪生城市。

其市民服务中心以实践“数字孪生”理念为指引，深度融合应用互联网、云计算、大数据技术，从基础设施智能化、物联网平台、块数据平台、多场景智能应用等各领域，实现物理空间与虚拟数字空间交互映射、融合共生，正在建立起国际领先、中国特色的智慧生态示范园区。

▲图3 雄安新区街道及地下管廊示意图

据预测，到2022年，85％的物联网平台将使用某种数字孪生技术进行监控，少数城市将率先利用数字孪生技术进行智慧城市的管理。但目前还存在很多的困境。

数字孪生技术需要进行全域感知、运行监测，并整合历史积累数据进行运算，还要做到快速及时地输出信息，首先是高度依赖传感器所采集的数据和信息。

在数据的感知方面，在目前的技术水平看来，在工厂中对机器的精确的全域感知依然有难度，更不要说其他领域了。物理实体的数据不够详尽，因此数字副本也会有所缺失，这就会导致数字副本得出的预测和判断有误差，这个问题的解决需要芯片、传感器、物联网等技术进步。

其次软件上，需要更加先进的算法，各类软件的整合，例如利用人工智能、边缘计算等技术，对数据进行更加快速的分析处理，进行可视化呈现。

目前数字孪生技术的瓶颈来自方方面面，还无法大规模普及使用，但它可以为工业制造、未来生活带来无限的可能。随着其他技术的发展，数字孪生将有更多想象空间。