什么是数字孪生？它是未来城市的趋势吗？

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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。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

最早，数字孪生思想由 的 Michael Grieves 命名为信息镜像模型（Information Mirroring Model），而后演变为数字孪生的术语。数字孪生也被称为数字双胞胎和数字化映射。数字孪生是在 MBD 基础上深入发展起来的，企业在实施基于模型的系统工程（MBSE）的过程中产生了大量的物理的、数学的模型，这些模型为数字孪生的发展奠定了基础。2012 年 NASA 给出了数字孪生的概念描述：数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。为了便于数字孪生的理解，庄存波等提出了数字孪生体的概念，认为数字孪生是采用信息技术对物理实体的组成、特征、功能和性能进行数字化定义和建模的过程。数字孪生体是指在计算机虚拟空间存在的与物理实体完全等价的信息模型，可以基于数字孪生体对物理实体进行仿真分析和优化。数字孪生是技术、过程、方法，数字孪体是对象、模型和数据。

进入21世纪，美国和德国均提出了 Cyber-Physical System（CPS），也就是信息-物理系统，作为先进制造业的核心支撑技术。CPS 的目标就是实现物理世界和信息世界的交互融合。通过大数据分析、人工智能等新一代信息技术在虚拟世界的仿真分析和预测，以最优的结果驱动物理世界的运行。数字孪生的本质就是在信息世界对物理世界的等价映射，因此数字孪生更好的诠释了 CPS，成为实现 CPS 的最佳技术。

何谓数字孪生？我们可以通俗形象地理解为：把眼见为实的物理世界，用数字技术在网络空间塑造一个一模一样的虚拟境像，物理世界在信息世界具有一个数字化的双胞胎，相互之间全方位构建实时联系，进而对操作对象全生命周期的变化进行记录、分析和预测。

数字孪生技术在各行业、各领域不断深入运用，从最初加工制造业逐渐延伸扩展至城市空间，开始改变城市管理、城市服务和城市生活方式，使城市因具有大脑而变得更便捷、更舒适、更高效。

数字孪生城市，将智慧城市建设推入新时期。创新型智慧城市以全新一代信息技术为基础，令物理世界和数字世界并行共生，精确映射。将全域、全行业数据加进至数字模型，进而实现全景可视化和动态职能管理。通过对数据的分析，可灵敏发觉城市管理中的关键节点；借助算法，可给出智能化决策建议，并可在数字城市中仿真演练，以虚拟服务于现实。未来的城市，将虚实协作，具备自主学习、不断优化、全方位交互的能力，进而演变为高度智慧的城市新形态。

我们国家高度重视 智慧城市建设。今年4月，国家发改委在《2020年新型城镇化建设和城乡融合发展重点任务》中提出实施创新型智慧城市行动，要求健全城市数字化管理平台和感知系统，整合多领域信息系统和数据资源，深入政务服务一网通办、城市运转一网统管，支撑城市健康高效运转和突发事件迅速智能化响应。

你眼里的未来城市是什么样的？是川流不息的繁荣街景，是有序切换的交通信号灯，是纵横交错密如蛛网的道路，是地下数亿万条管道的盘根错节，是鳞次栉比的高楼林立，是自动驾驶汽车自由穿行……实际上，未来城市远远地超出我们的想象。因此，数字孪生城市说是未来城市的发展趋势也未尝不可。