數(shù)字孿生的定義早在2002年就已經(jīng)出現(xiàn)了，而如今伴隨著信息科技的持續(xù)發(fā)展，數(shù)字孿生技術(shù)也得到了天翻地覆的轉(zhuǎn)變，可以說是智能建筑的關(guān)鍵。下邊，我們就更深層次些解讀吧！
智能建筑的關(guān)鍵—數(shù)字孿生技術(shù)
一、什么叫數(shù)字孿生
DigitalTwin數(shù)字孿生根據(jù)應(yīng)用傳感器搜集相關(guān)物理新項目的實時數(shù)據(jù)，當(dāng)做物理世界和數(shù)字世界之間的紐帶。隨后，這種數(shù)據(jù)信息將用以建立新項目的副本，進而使其可以被解讀，控制或提升。雖然數(shù)字孿生的定義自2002年來就早已出現(xiàn)，可是僅因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（IoT）的實現(xiàn)，它才變得具備成本效益。用以描述相近技術(shù)的其它專業(yè)術(shù)語包含虛擬原型，混合雙胞胎技術(shù)，虛擬雙胞胎和數(shù)字投資管理。
例如，大城市中的實體路面與導(dǎo)航軟件中的虛擬路面便是一對“數(shù)字孿生”；在電腦上中的word文檔與打印出來的紙質(zhì)文檔便是一對“數(shù)字孿生”。這般拓寬下來，這樣的實體物能夠 擴展到一切商品上，小到一顆螺釘，大到人體、城市、地球，乃至是全部宇宙空間（如果有那么大的數(shù)據(jù)信息工作能力的話），都能夠形成相應(yīng)的“數(shù)字孿生”對應(yīng)的虛擬（信息內(nèi)容）體。簡單點來說，數(shù)字孿生是流程，商品或服務(wù)項目的虛擬實體模型。虛擬世界和物理世界的這些匹配允許對數(shù)據(jù)信息展開剖析和對系統(tǒng)展開監(jiān)控，以在難題產(chǎn)生以前就及時處理，避免宕機，開發(fā)新機會，甚至根據(jù)應(yīng)用模擬仿真來計劃將來。
業(yè)內(nèi)普遍覺得，數(shù)字孿生（DigitalTwin）這一定義最開始上溯到MichaelGrieves專家教授2002年在密歇根大學(xué)PLM（產(chǎn)品生命周期管理）中心對工業(yè)界做的一次演說。2014年，MichaelGrieves在其編寫的“DigitalTwin:ManufacturingExcellencethroughVirtualFactoryReplication”（數(shù)字孿生：根據(jù)虛擬工廠復(fù)制完成非凡制造）市場研究報告中展開了詳盡的論述。他覺得根據(jù)物理學(xué)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，能夠 在虛擬（信息內(nèi)容）空間搭建一個能夠 定性分析該物理學(xué)設(shè)備的虛擬實體和子系統(tǒng)，而且這些聯(lián)絡(luò)并不是單向和靜態(tài)的，而是在整個商品的生命期上都聯(lián)絡(luò)在一起。
數(shù)字孿生之所以備受關(guān)注，是由于它們還集成了人工智能（AI）和機器學(xué)習(xí)（ML）之類的東西，以將數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化算法和上下文融合在一起，進而使機構(gòu)可以檢測新想法，在難題產(chǎn)生以前發(fā)現(xiàn)問題并展開實時監(jiān)控。傳統(tǒng)上，數(shù)字孿生被用于改進諸如風(fēng)力發(fā)電機或渦噴發(fā)動機的單一資產(chǎn)的特性?？墒?，近些年，數(shù)字孿生變得更為繁雜，不但連接了一種資產(chǎn)，而且連接了財產(chǎn)系統(tǒng)軟件，甚至整個機構(gòu)。IoT技術(shù)的拓展在極大水平上已完成了這一目標(biāo)。
伴隨著數(shù)字孿生變得愈來愈繁雜-將各種財產(chǎn)集聚在一起，并將其與相關(guān)流程和人員的信息內(nèi)容融合在一起，它們協(xié)助處理繁雜難題的工作能力也在提升。在寫字樓，醫(yī)院門診，院校，生產(chǎn)制造設(shè)備等已建成環(huán)境中，此程序運行能夠 變成游戲規(guī)則更改者。
數(shù)字孿生有四個重要構(gòu)成部分：
（1）數(shù)據(jù)信息（比如建筑系統(tǒng)軟件，外部數(shù)據(jù)信息和藍圖數(shù)據(jù)信息）
（2）邏輯推理（比如AI/ML實體模型或離散系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）
（3）重要績效指標(biāo)（比如效率，排污，凈營業(yè)收入和安全性指標(biāo)值）
（4）上下文（比如乘員行為，系統(tǒng)軟件/機器設(shè)備行為和工作內(nèi)容）
只有以更有意義的方式映射了這四個重要構(gòu)成部分，企業(yè)或機構(gòu)才會擁有真正的數(shù)字孿生系統(tǒng)軟件。
二、數(shù)字孿生使智能建筑變得更為智能
數(shù)字孿生早已在組織層面上對商業(yè)服務(wù)房地產(chǎn)建筑形成了極大影響。尤其是，數(shù)字孿生使建筑營運商能夠 將之前未連接的系統(tǒng)軟件（從安全系數(shù)到HVAC到尋路系統(tǒng)軟件）融合在一起，以獲得新的看法，提升工作內(nèi)容并實時監(jiān)控流程。
它們還能夠使居民對自身的工作區(qū)域和自然環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)有更多的決策權(quán)，進而提升了租賃戶的感受。通過優(yōu)化軟件并連接工作人員，小區(qū)業(yè)主和營運商能夠 應(yīng)用數(shù)字雙胞胎來控制成本，避免未來成本，提高住房率并提升總體財產(chǎn)使用價值。據(jù)計算，數(shù)字孿生能夠 將一些建筑物的經(jīng)營成本每一年減少每平米52元人民幣。
在其它用例（比如，智能醫(yī)院）中也是這般。根據(jù)建立醫(yī)院門診的數(shù)字孿生，醫(yī)院管理人員，醫(yī)生與護士能夠 對病人的身體狀況和工作內(nèi)容獲得強大的實時判斷力。根據(jù)應(yīng)用傳感器監(jiān)控病人并融洽機器設(shè)備和工作人員，數(shù)字孿生提供了了一種更強的方式 來剖析流程，并在需要馬上付諸行動時在適度的時間提示適當(dāng)?shù)墓ぷ魅藛T。
英國制造業(yè)研究所（TheInstituteforManufacturing）在西劍橋進行了一個新項目，此項目地目的是開發(fā)設(shè)計劍橋大學(xué)制造學(xué)院（IfM）的動態(tài)性數(shù)字孿生子，及更寬闊的西劍橋校園，以展現(xiàn)其對設(shè)備的影響管理，生產(chǎn)力和福祉。最終為英國開發(fā)設(shè)計“國家數(shù)字孿生互聯(lián)網(wǎng)”的野心提供了支撐。具體細分目標(biāo)主要表現(xiàn)為：
1）演示數(shù)字模型及系統(tǒng)架構(gòu)特性和應(yīng)用剖析對機構(gòu)生產(chǎn)力的影響。
2）為融合城市規(guī)模數(shù)據(jù)信息以改善服務(wù)（比如電力工程，廢棄物管理方法和運輸）提供了基礎(chǔ)，并了解對更普遍的社會發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展成效的影響。
3）為科學(xué)研究人員創(chuàng)建“科學(xué)研究工作能力服務(wù)平臺”，以了解和解決規(guī)模性執(zhí)行數(shù)字技術(shù)層面的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。
4）塑造對開發(fā)設(shè)計新奇的程序運行以改進基本構(gòu)造系統(tǒng)軟件的管理方法和應(yīng)用很感興趣的研究社區(qū)。
三、數(shù)字孿生與建筑信息實體模型（BIM）
DigitalTwin與BIM（建筑信息實體模型）軟件之間出現(xiàn)一些重要共同之處。簡單地講，BIM致力于建筑物的設(shè)計方案和建造，DigitalTwin能夠 仿真模擬人們怎樣與建筑環(huán)境互動交流。具體來講，數(shù)字孿生與建筑信息實體模型之間存在著下列差別：
1.BIM用以設(shè)計方案和工程施工
BIM在設(shè)計方案和建造流程中（并非經(jīng)營和維護保養(yǎng)）展開了協(xié)作和交互調(diào)節(jié)。BIM的目的并不是建立可運作建筑物的活的實體模型，只是協(xié)助建筑師和建造建筑物。
BIM軟件的關(guān)鍵是建立可交互建筑物物理和功能層面的合作設(shè)計方案和建造流程。在新建筑的設(shè)計方案和原型制做環(huán)節(jié)中展開交互對于AEC解讀室內(nèi)空間關(guān)聯(lián)尤為重要。與DigitalTwin不一樣，此物理信息實體模型對于運作中的建筑物展開了調(diào)節(jié)，而不是對于每天占用和應(yīng)用的建筑物展開調(diào)節(jié)。
2.BIM并不是為實時操作回應(yīng)而設(shè)計的
數(shù)字孿生很快被認(rèn)可為建筑物技術(shù)堆棧中最有使用價值的一部分–它實時地全面體現(xiàn)了您所搭建的自然環(huán)境。一個數(shù)字孿生能夠 給你有關(guān)構(gòu)建子系統(tǒng)的當(dāng)下情況，他們是如何被居民行為的影響時，像HVAC或照明財產(chǎn)的運作狀況。該實體模型會伴隨著時間的變化而發(fā)展，以在財產(chǎn)生命期的每一個新環(huán)節(jié)提供了大量使用價值。BIM是一切DigitalTwin的重要數(shù)據(jù)信息輸入，但是僅BIM不能回應(yīng)設(shè)施主管可能對優(yōu)化經(jīng)營提出的經(jīng)營難題。
3.BIM致力于建筑物，而不是人
數(shù)字孿生的下一個發(fā)展趨勢將看到用例將不僅局限于財產(chǎn)，還包含整個組織或機構(gòu)的數(shù)字孿生（DTO）。這代表著人員、流程和行為也將是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)信息將為DigitalTwins提供有關(guān)已搭建環(huán)境的更多上下文。
四、數(shù)字孿生的意義
數(shù)字孿生技術(shù)是Gartner公司在17年評比的十大發(fā)展戰(zhàn)略技術(shù)性發(fā)展趨勢之一。數(shù)字孿生定義代表了物理世界和虛擬世界的結(jié)合，每一個工業(yè)品都將得到 動態(tài)性的數(shù)字表明。從設(shè)計到布署環(huán)節(jié)的全部產(chǎn)品研發(fā)生命周期中，機構(gòu)都可以擁有詳細的商品數(shù)字蹤跡。這種“連接的數(shù)字事物”實時轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信息，這能夠協(xié)助公司更好地提前剖析和預(yù)測難題或得出預(yù)警信息，防止宕機，開發(fā)新機會，甚至通過應(yīng)用模擬仿真以更低的成本為未來計劃更強的商品。所有這些都是對提供更好的顧客業(yè)務(wù)流程感受產(chǎn)生更大的影響。結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，人工智能（AI），機器學(xué)習(xí)（ML）和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字孿生技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)4.0的核心，關(guān)鍵用以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，工程項目和生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普遍覆蓋和應(yīng)用已使DigitalTwins具備更高的成本效益和商業(yè)服務(wù)領(lǐng)域的可訪問性。
做為最開始涉足匹配技術(shù)（當(dāng)下數(shù)字孿生的先行者）的人，NASA是對數(shù)字孿生的意義和運用了解更為深入也最受益的組織?！皵?shù)字孿生的最終愿景是在虛擬環(huán)境中建立、檢測和搭建我們的機器設(shè)備，”NASA領(lǐng)跑的生產(chǎn)制造權(quán)威專家兼NASA國家高級生產(chǎn)制造管理中心主管JohnVickers說?！爸挥性谧龅揭?guī)定的特性時，我們才展開物理生產(chǎn)制造。隨后，大家期待該物理建筑物通過傳感器關(guān)聯(lián)到其數(shù)字孿生子，以便該數(shù)字孿生子包括通過查驗物理建筑物可能擁有的全部信息內(nèi)容?！?
五、數(shù)字孿生的運用
通過執(zhí)行數(shù)字孿生，機構(gòu)能夠更好地掌握商品特性，改進顧客服務(wù)并根據(jù)這種見解作出更強的經(jīng)營和戰(zhàn)略決策。我們早已開始看到數(shù)字孿生在下列行業(yè)的關(guān)鍵運用：
加工制造業(yè)：數(shù)字孿生對商品的設(shè)計生產(chǎn)制造和維護保養(yǎng)方法具有重大影響。它使生產(chǎn)制造更為高效和優(yōu)化，另外降低了生產(chǎn)制造時間。
汽車：可用以汽車行業(yè)，以建立互聯(lián)車輛的虛擬實體模型。它捕捉車輛的行為和實際操作數(shù)據(jù)信息，并有利于剖析車輛的總體特性及其所連接的作用。它還有利于為顧客出示真正的人性化/定制服務(wù)。
零售：吸引用戶體驗是零售行業(yè)的核心。數(shù)字孿生執(zhí)行能夠在提高零售用戶體驗層面充分發(fā)揮主導(dǎo)作用。還能夠展開更強的店面計劃，安全執(zhí)行和能源管理體系。
保健醫(yī)療：數(shù)字孿生與來源于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)信息能夠在保健醫(yī)療行業(yè)充分發(fā)揮主導(dǎo)作用，從降低成本到病人監(jiān)管，預(yù)防性維護及其出示人性化保健醫(yī)療。
新型智慧城市：新型智慧城市的整體規(guī)劃和執(zhí)行及其數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)信息有利于推動社會經(jīng)濟發(fā)展，合理資源管理，降低生態(tài)足跡并提升公民的總體生活品質(zhì)。根據(jù)獲取各類傳感器網(wǎng)絡(luò)和智能系統(tǒng)軟件的看法，數(shù)字孿生實體模型能夠協(xié)助大城市規(guī)劃者和領(lǐng)導(dǎo)者展開智能城市規(guī)劃建設(shè)。來源于數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)信息也有利于他們就未來作出明智的決策。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)：執(zhí)行數(shù)字孿生的工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)在可以以數(shù)字方法監(jiān)控、追蹤和操縱工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)軟件。除了運營數(shù)據(jù)外，數(shù)字孿生還捕獲環(huán)境數(shù)據(jù)信息，比如位置、配置、財務(wù)模型等，有利于預(yù)知未來的經(jīng)營和異?，F(xiàn)象。