接前一篇文章：軟考 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計師系列知識點(diǎn)之?dāng)?shù)字孿生體（1）

所屬章節(jié)：

第11章. 未來信息綜合技術(shù)

? ? ? ? 第5節(jié).?數(shù)字孿生體技術(shù)概述

2. 數(shù)字孿生體的定義

AFRL（Air Force Research Laboratory，美國空軍研究實(shí)驗室）于2009年提出，機(jī)身數(shù)字孿生體是一個由數(shù)據(jù)、模型分析工具構(gòu)成的集成系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅可以在整個生命周期內(nèi)表達(dá)飛機(jī)機(jī)身，還可以依據(jù)非確定信息對整個機(jī)隊和單架機(jī)身進(jìn)行決策，包括當(dāng)前診斷和未來預(yù)測。

DR.Michael Grieves于2011年提出，虛擬產(chǎn)品是與某種特定用途相關(guān)的基于比特的信息化表達(dá)，和基于原子的物理產(chǎn)品及其自然行為所構(gòu)成的基于規(guī)則的關(guān)聯(lián)環(huán)境。虛擬化是為了基于原子的物理產(chǎn)品創(chuàng)建基于比特的信息化表達(dá)的過程。信息鏡像模型作為概念化PLM的框架，揭示了物理產(chǎn)品和虛擬產(chǎn)品二元性的含義。使用虛擬產(chǎn)品代替物理產(chǎn)品的能力體現(xiàn)了信息鏡像模型的價值。

DOD于2014年提出，數(shù)字線程：一個可擴(kuò)展、可配置和組件化的企業(yè)級分析框架，基于數(shù)字系統(tǒng)模型的模板，可以無縫加速企業(yè)數(shù)據(jù)信息知識系統(tǒng)中授權(quán)技術(shù)數(shù)據(jù)、軟件、信息和知識受控交互，通過訪問和集成不同數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為可操作信息，可在整個系統(tǒng)生命周期中為決策者提供支持。數(shù)字孿生體：數(shù)字線程支持的已創(chuàng)建系統(tǒng)的多物理場、多尺度和概率集成仿真，通過使用最佳可用模型、傳感器更新和輸入數(shù)據(jù)來鏡像和預(yù)測其對應(yīng)物理孿生體全生命期內(nèi)的活動和性能。

PTC于2015年提出，數(shù)字孿生體是中物（產(chǎn)生數(shù)據(jù)的設(shè)備和產(chǎn)品）、連接（搭接網(wǎng)絡(luò)）、數(shù)據(jù)管理（云計算、存儲和分析）和應(yīng)用構(gòu)成的數(shù)。因此，它將深度參與物聯(lián)網(wǎng)平臺的定義與構(gòu)建。

Michael Grieves & John Vickers于2016年提出，數(shù)字孿生體是一組虛擬信息結(jié)構(gòu)，可以從微觀原子級別到宏觀幾何級別全面地描述現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢碇瞥善?。在最佳狀態(tài)下，可以通過數(shù)字孿生體獲得任何實(shí)測得到的物理制成品的信息。數(shù)字孿生體有三種類型：數(shù)字孿生原型體、數(shù)字孿生實(shí)例體和數(shù)字孿生聚合體。而數(shù)字孿生環(huán)境則是數(shù)字孿生體的操作環(huán)境。

2017年有專家提出，智慧城市數(shù)字孿生體是一個智能的、支持物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)豐富的城市虛擬平臺，可用于復(fù)制和模擬真實(shí)城市中發(fā)生的變化，以提升城市的彈復(fù)性、可持續(xù)發(fā)展和宜居性。

SAP于2018年提出，單個數(shù)字孿生體是物理對象或系統(tǒng)的虛擬表達(dá)，但不僅僅是高科技外觀。眾多數(shù)字孿生體使用數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)來幫助企業(yè)優(yōu)化、創(chuàng)新和提供新服務(wù)。

ISO CD 23247于2019年提出，數(shù)字孿生體：是現(xiàn)實(shí)事物（或過程）具有特定目的的數(shù)字化表達(dá)，并通過適當(dāng)頻率的同步使物理實(shí)例與數(shù)字實(shí)例之間趨向一致。

從以上美軍軍方和各企業(yè)的定義后，我們可以得到數(shù)字孿生體的定義如下：

數(shù)字孿生體是現(xiàn)有或?qū)⒂械奈锢韺?shí)體對象的數(shù)字模型，通過實(shí)測、仿真和數(shù)據(jù)分析來實(shí)時感知、診斷、預(yù)測物理實(shí)體對象的狀態(tài)，通過優(yōu)化和指令來調(diào)控物理實(shí)體對象的行為，通過相關(guān)數(shù)字模型間的交互學(xué)習(xí)來進(jìn)化自身，同時改進(jìn)利益相關(guān)方在物理實(shí)體對象生命周期內(nèi)的決策。將“Digital Twin”譯為“數(shù)字孿生體”。加上這個“體”字，是為了借用中文“體”字語義的模糊性來應(yīng)對和減少Digital Twin譯成中文時在不同使用場景下的不確定性?！绑w”字的中文語義的模糊性表現(xiàn)在它有兩種含義：

（1）事物的本身或全部，如物體（object）、實(shí)體（entity）；

（2）事物的格局或規(guī)矩，如體制、體系。中文中，體系一詞也是多義詞；系統(tǒng)（system），如技術(shù)體系；系統(tǒng)之系統(tǒng)（system of systems），如體系工程。

為數(shù)字孿生加上“體”字后，數(shù)字孿生體就是一個名詞，這樣為digital（ly）twinned/twinning的翻譯挪出了空間，方便相關(guān)術(shù)語體系的構(gòu)建。因此，“數(shù)字孿生體”這個術(shù)語有如下幾種使用場合和含義：

（1）Digital Twin這一現(xiàn)象背后所包含的技術(shù)體系、所代表的跨學(xué)科工程領(lǐng)域，以及作為通用目的技術(shù)引發(fā)的商業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會影響體系，如數(shù)字孿生體時代。

（2）物理實(shí)體對象的某種數(shù)字化孿生模型的抽象類型或?qū)嵗?/strong>，如數(shù)字孿生體可以分為數(shù)字孿生原型體、數(shù)字孿生實(shí)例體和數(shù)字孿生聚合體。

（3）具體應(yīng)用場景下物理實(shí)體對象的數(shù)字化孿生模型，如某個或某類產(chǎn)品、工廠、城市、產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)場等的數(shù)字孿生體。此時，如果是強(qiáng)調(diào)物理實(shí)體對象或者物理實(shí)體與數(shù)字孿生體并重，也可以將數(shù)字孿生作為形容詞定語，放在物理實(shí)體對象之前，而不用“體”字，相當(dāng)于英文的digitally twinned。例如，數(shù)字孿生制造、數(shù)字孿生城市等。

（4）在某些物理實(shí)體與數(shù)字孿生體并重的場合，如架構(gòu)設(shè)計或?qū)崿F(xiàn)等，可將數(shù)字孿生體與對應(yīng)物理實(shí)體對象及相關(guān)使能實(shí)體對象所構(gòu)成的系統(tǒng)稱為數(shù)字孿生系統(tǒng)。