數(shù)字孿生的理念早在02年就已經(jīng)出現(xiàn)了，而現(xiàn)如今伴隨著科技信息的持續(xù)發(fā)展，數(shù)字孿生技術也獲得了天翻地覆的改變，可以說是智能建筑的核心。接下來，我們就更深入些了解一下吧！
一、什么才是數(shù)字孿生
DigitalTwin數(shù)字孿生通過運用傳感器采集有關物理項目的實時數(shù)據(jù)，作為物理世界和數(shù)字世界之間的橋梁。隨后，這些數(shù)據(jù)將用以搭建項目的副本，進而使其可以被理解，操縱或優(yōu)化。即便數(shù)字孿生的理念自02年以來就已經(jīng)出現(xiàn)，但是僅由于物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的實現(xiàn)，它才變得具備成本效益。用以描述類似技術的其他術語包含虛擬原型，混合雙胞胎技術，虛擬雙胞胎和數(shù)字資產(chǎn)管理。
就比如，城市中的實體道路與導航軟件中的虛擬道路便是一對“數(shù)字孿生”；在電腦中的word文檔與打印出來的紙質(zhì)文檔便是一對“數(shù)字孿生”。這般延伸下去，這樣的實體物可以拓展到任何實物上，小到一顆螺絲，大到人體、城市、地球，甚至于是整個宇宙（如果有那么大的數(shù)據(jù)能力的話），都可以形成對應的“數(shù)字孿生”對應的虛擬（信息）體。簡單點來說，數(shù)字孿生是流程，產(chǎn)品或服務的虛擬模型。虛擬世界和物理世界的這種匹配允許對數(shù)據(jù)進行分析和對系統(tǒng)進行監(jiān)視，以在問題發(fā)生之前就及時解決，避免停機，開發(fā)新機會，甚至于通過運用仿真來計劃未來。
業(yè)內(nèi)普遍認為，數(shù)字孿生（DigitalTwin）這個理念最早起源于MichaelGrieves教授02年在密歇根大學PLM（產(chǎn)品生命周期管理）中心對產(chǎn)業(yè)界做的一次演講。2014年，MichaelGrieves在其撰寫的“DigitalTwin:ManufacturingExcellencethroughVirtualFactoryReplication”（數(shù)字孿生：通過虛擬工廠復制實現(xiàn)卓越制造）白皮書中進行了具體的闡述。他認為通過物理設備的數(shù)據(jù)，可以在虛擬（信息）空間搭建一個可以表征該物理設備的虛擬實體和子系統(tǒng)，并且這種聯(lián)系不是單向和靜態(tài)的，而是在整個產(chǎn)品的生命周期中都聯(lián)系在一起。
數(shù)字孿生之所以能夠備受關注，是因為它還集成了人工智能（AI）和機器學習（ML）之類的東西，以將數(shù)據(jù)，算法和上下文融合到一起，進而使組織可以測試新想法，在問題出現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)問題并展開遠程監(jiān)控。傳統(tǒng)上，數(shù)字孿生被用于改進諸如風力渦輪機或噴氣發(fā)動機的單一化資產(chǎn)的性能。但是，近些年來，數(shù)字孿生變得愈發(fā)復雜，不僅連接了一種資產(chǎn)，而且連接了資產(chǎn)系統(tǒng)，甚至于整個組織。IoT技術的拓展在很大程度上已完成了這個目標。
伴隨著數(shù)字孿生變得愈來愈復雜-將多種資產(chǎn)匯聚到一起，并將其與有關流程和人員的信息融合到一起，它協(xié)助解決復雜問題的能力也在提升。在辦公樓，醫(yī)院，學校，制造設施等已建成環(huán)境中，此應用程序可以成為游戲規(guī)則改變者。
數(shù)字孿生有四個關鍵構成部分：
（1）數(shù)據(jù)（例如建筑系統(tǒng)，外部數(shù)據(jù)和藍圖數(shù)據(jù)）
（2）推理（例如AI/ML模型或非線性規(guī)則）
（3）關鍵績效指標（例如效率，排放，凈營業(yè)收入和安全指標）
（4）上下文（例如乘員行為，系統(tǒng)/設備行為和工作流程）
只有以有意義的方式映射了這四個關鍵構成部分，企業(yè)或組織才會擁有真正的數(shù)字孿生系統(tǒng)。
二、數(shù)字孿生使智能化建筑變得愈發(fā)智能
數(shù)字孿生早已在組織層面上對商業(yè)房地產(chǎn)建筑形成了巨大影響。尤其是，數(shù)字孿生使建筑運營商可以將原先未連接的系統(tǒng)（從安全性到HVAC到尋路系統(tǒng)）整合到一起，以得到新的見解，優(yōu)化工作流程并遠程監(jiān)控流程。
它還可以使居民對自身的工作區(qū)域和環(huán)境條件有更多的控制權，進而提升了租客的體驗感。通過優(yōu)化系統(tǒng)并連接人員，業(yè)主和運營商可以運用數(shù)字雙胞胎來控制成本，避免未來成本，提升住房率并提升總體資產(chǎn)價值。據(jù)測算，數(shù)字孿生可以將某些建筑物的運營成本每年降低每平方米52元人民幣。
在其它用例（例如，智能醫(yī)院）中也是這般。通過構建醫(yī)院的數(shù)字孿生，醫(yī)院管理人員，醫(yī)生和護士可以對患者的健康狀況和工作流程得到強大的實時洞察力。通過運用傳感器監(jiān)控患者并協(xié)調(diào)設備和人員，數(shù)字孿生提供了一種更好的方法來分析過程，并在需要立即采取行動時在適當?shù)臅r間提醒適當?shù)娜藛T。
英國制造業(yè)研究所（TheInstituteforManufacturing）在西劍橋開展了一個項目，該項目的目的是研發(fā)劍橋大學制造學院（IfM）的動態(tài)數(shù)字孿生子，及其更寬闊的西劍橋校園，以展示其對設備的影響管理，生產(chǎn)力和福祉。最終為英國研發(fā)“國家數(shù)字孿生網(wǎng)絡”的野心提供支持。實際細分目標表現(xiàn)為：
演示數(shù)字建模及其基礎架構性能和使用分析對組織生產(chǎn)力的影響。
為整合城市規(guī)模數(shù)據(jù)以優(yōu)化服務（例如電力，廢棄物管理和運輸）提供基礎，并了解對更廣泛的社會和經(jīng)濟成果的影響。
為科研人員構建“科研能力平臺”，以了解和應對規(guī)模性實施數(shù)字技術方面的主要挑戰(zhàn)。
培養(yǎng)對研發(fā)新穎的應用程序以改善基礎結構系統(tǒng)的管理和使用感興趣的科研社區(qū)。
三、數(shù)字孿生與建筑信息模型（BIM）
DigitalTwin與BIM（建筑信息模型）軟件之間存在一些關鍵的相似之處。簡單地講，BIM致力于建筑物的設計和建造，DigitalTwin可以模擬人們?nèi)绾闻c建筑環(huán)境互動。實際而言，數(shù)字孿生與建筑信息模型之間存在著以下差異：
1、BIM用以設計和施工
BIM在設計和建造過程中（而非運營和維護）展開了協(xié)調(diào)和可視化調(diào)整。BIM的目的并不是構建可運行建筑物的活的模型，而是協(xié)助建筑師和建造建筑物。
BIM軟件的核心是構建可可視化建筑物物理和功能方面的協(xié)調(diào)設計和建造過程。在新建筑的設計和原型制作環(huán)節(jié)中展開可視化對于AEC理解空間關系至關重要。與DigitalTwin不同，此物理信息模型專門針對運行中的建筑物展開了調(diào)整，而不是針對每天占用和使用的建筑物展開調(diào)整。
2、BIM并不是為實時操作響應而設計的
數(shù)字孿生很快被認可為建筑物技術堆棧中最有價值的部分–它實時地全面的反映了您所構建的環(huán)境。一個數(shù)字孿生可以給你關于構建子系統(tǒng)的當前狀態(tài)，他們是如何被居民行為的影響時，像HVAC或照明資產(chǎn)的運行情況。該模型會隨著時間的變化而發(fā)展，以在資產(chǎn)生命周期的每個新環(huán)節(jié)提供更多價值。BIM是任何DigitalTwin的關鍵數(shù)據(jù)輸入，但是僅BIM不能回應設備主管可能對優(yōu)化運營提出的運營問題。
3、BIM致力于建筑物，而不是人
數(shù)字孿生的下一個發(fā)展將看到用例將不僅僅限于資產(chǎn)，還包含整個組織或組織的數(shù)字孿生（DTO）。這代表著人員、過程和行為也將是至關重要的數(shù)據(jù)源，這些數(shù)據(jù)將為DigitalTwins提供有關已構建環(huán)境的更多上下文。
四、數(shù)字孿生的意義
數(shù)字孿生技術是Gartner公司在2017年評選的十大戰(zhàn)略技術趨勢之一。數(shù)字孿生概念代表了物理世界和虛擬世界的結合，每一個工業(yè)產(chǎn)品都將得到動態(tài)的數(shù)字表示。從設計階段到部署階段的整個產(chǎn)品研發(fā)生命周期中，組織都可以擁有完整的產(chǎn)品數(shù)字足跡。這些“連接的數(shù)字事物”實時產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這可以協(xié)助企業(yè)能夠更好地提前分析和預測問題或給出預警，避免停機，開發(fā)新機會，甚至通過運用仿真以更低的成本為將來計劃更好的產(chǎn)品。所有的這些都會對提供更好的客戶業(yè)務體驗產(chǎn)生更大的影響。結合了大數(shù)據(jù)，人工智能（AI），機器學習（ML）和物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字孿生技術是工業(yè)4.0的關鍵，主要用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，工程和制造業(yè)務領域。物聯(lián)網(wǎng)的廣泛性覆蓋和運用已使DigitalTwins具備更高的成本效益和商業(yè)領域的可訪問性。
做為最早涉獵配對技術（當今數(shù)字孿生的先驅）的人，NASA是對數(shù)字孿生的意義和應用了解最為透徹也最受益的機構?！皵?shù)字孿生的最終愿景是在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建、測試和構建我們的設備，”NASA領先的制造專家兼NASA國家高級制造中心經(jīng)理JohnVickers說?！爸挥性谶_到要求的性能時，我們才進行物理制造。然后，我們希望該物理建筑物通過傳感器綁定到其數(shù)字孿生子，以便該數(shù)字孿生子包含通過檢查物理建筑物可能擁有的所有的信息?！?/span>