大約在20年前，數(shù)字孿生在制造和產(chǎn)品生命周期管理的背景下首次出現(xiàn)。從那時開始，數(shù)字孿生的概念被傳播到其他領(lǐng)域，例如建筑，城市規(guī)劃和醫(yī)療保健等等。

隨著計算能力越來越超乎我們的想象，未來越來越多的物理實體最終可能會出現(xiàn)數(shù)字化對等物，包括人類。

什么是數(shù)字孿生？數(shù)字孿生可以理解為是動態(tài)鏈接到一個物理實體的虛擬表示，利用數(shù)據(jù)集成多維度的仿真然后再虛擬空間中完成映射。一個人的數(shù)字孿生會由其被采集的個人數(shù)據(jù)或共享的健康參數(shù)組成。

數(shù)字孿生是從哪里來的？

在90年代末，現(xiàn)任佛羅里達理工學(xué)院高級制造首席科學(xué)家邁克爾·格里夫斯還是一名博士研究生，他覺得他這篇主題為“將物理工作轉(zhuǎn)移到虛擬空間的策略”的論文可能無法通過論文委員會。因為在博士課程中做一些太新穎的論題，通過的機會反而會大大減少。因此他改為撰寫有關(guān)商務(wù)通信的論文。但這并沒有阻止他考慮用數(shù)字融合物理世界的想法。

當(dāng)時，工程師和制造商都在從物理模型和2D藍圖進入3D計算機輔助設(shè)計（CAD）模型邁出腳步。計算機的處理能力有望成倍增長。使用第一臺超級計算機ILLIAC IV的格里夫斯想，如果這些3D模型可以融入更多的信息，那一定會創(chuàng)造出意想不到的價值。也就是說，過去只能在物理世界中進行的工作可以遷移到虛擬世界中，而過去被困在腦海中的可能性可以在數(shù)字空間中發(fā)揮作用。

格里夫斯說：這個想法是我可以虛擬地創(chuàng)建產(chǎn)品，進行虛擬化測試并提供虛擬化的支持。只有一切都對應(yīng)并且正確時，我才可以發(fā)表論證使用數(shù)據(jù)而不是昂貴的原子。

當(dāng)格里夫斯在2002年在密歇根州特洛伊市的制造工程師協(xié)會會議上首次提出他的構(gòu)想時，他在“產(chǎn)品生命周期管理”的框架下提出了這一構(gòu)想。 直到七年后，格里夫斯的一個同事，美國國家航空航天局（NASA）首席技術(shù)專家約翰·維克斯（John Vickers）將這一概念納入組織的路線圖報告中，并獲得了一個活潑的名字：數(shù)字孿生。

咨詢了在NASA工作的維克斯幫助格里夫斯明確了數(shù)字孿生的價值主張：如果將生產(chǎn)的產(chǎn)品投放到太空中，我們無法通過物理距離來了解和改進它們。除此之外，航空航天制造的價格昂貴，有充分的理由在數(shù)字領(lǐng)域做進一步的工作。

數(shù)字孿生的優(yōu)點是什么？

對于制造商和他們的客戶而言，數(shù)字孿生的兩個優(yōu)點主要是節(jié)省成本和提高安全性。

例如，NASA將通過數(shù)字孿生增材制造或3D打印制成的火箭零件。維克斯說，數(shù)字孿生模型將使測試和鑒定過程比在物理世界中進行實驗更容易且更具成本效益——正如格里夫斯所說的“原子很昂貴”。

維克斯說，在那之前，NASA必須通過數(shù)百次甚至數(shù)千次昂貴的實驗對數(shù)字孿生模型進行鑒定。他猜測目前大約有75%的實驗數(shù)據(jù)來自物理測試，25%的數(shù)據(jù)來自數(shù)字孿生，這意味著現(xiàn)在整個支出比以前更多。但是，一旦這個比例開始下降，以后就可以節(jié)省大量的資金。

格里夫斯說有一個問題一直困擾著他，如果數(shù)字孿生是物理實體的虛擬副本，那么數(shù)字孿生在實體出現(xiàn)之前該如何存在呢？

他表示創(chuàng)建一個物理配對，以將數(shù)字孿生模型與仿真模型或其他模型分開。換句話說：數(shù)字孿生是物理世界中已存在或即將存在的某些事物的虛擬模型。

數(shù)字孿生在醫(yī)療保健中的作用

在五到十年內(nèi)，數(shù)字孿生將成為預(yù)測醫(yī)學(xué)的有力工具，它可以根據(jù)自己的縱向數(shù)據(jù)以及具有相似特征的患者的數(shù)據(jù)來評估患者的風(fēng)險。