如何像数据中心极客一样说话:数字双胞胎

我们技术行业的人喜欢我们的术语。想想看，科技行业之外的普通人也是如此真的知道我们所说的人类增强、网状网络、区块链、智能助手等等是什么意思吗?难怪会有一整本关于科技的词典。^我我们自己的《如何像数据中心极客一样说话》该系列旨在澄清数据中心极客们容易混淆的术语，重点介绍了定义数字业务的近20种技术。自物联网(物联网)是许多企业数字化转型的主要催化剂，我们认为现在是探索一个经常与之相伴的术语——数字双胞胎的好时机。

数字双胞胎-他们是什么

很容易猜到数字双胞胎可能是什么——从字面上看，一个真实事物的数字版本，或“双胞胎”，通常驻留在云平台上。但它不仅仅是一个蓝图、扫描图像或3D模型。数字双胞胎是物理事物(产品、流程、系统、人员、地点等)的虚拟表示，包括所有的数字化元素和事物如何工作和运行的动态，以及它如何随着时间的推移而发展。数字双胞胎连接了物理世界和虚拟世界，在两者之间传输数据，以便在物理对象周围进行监控和测试，而无需靠近该对象。根据德勤的说法，“数字双胞胎正在加速产品和流程开发，优化性能，并实现预测性维护。”²

德勤认为，数字双胞胎的全球市场每年增长38%，到2023年将达到160亿美元。物联网和机器学习等数字双胞胎的技术预计到2020年将几乎翻一番。²

数字双胞胎的类型

有多种方法可以对数字双胞胎进行分类——按用例、层次结构或效益来分类——但下面的框架提供了一种适用于大多数应用程序的良好的通用分类。^{第二,第三}

1. 产品数字孪生(设计):逼真的数字模型可以帮助产品设计师快速建立新想法的原型，与用户群体合作，并测试各种假设场景，以验证产品在现实世界中的表现。
2. 生产/运营数字孪生(流程):流程的虚拟模型使组织能够在部署之前验证流程或流程更改的工作情况，并且一旦部署，就可以确定低效率和解决它们的方法。生产工厂之外的应用包括供应链、医疗保健、智能城市等。
3. 性能数字孪生(预测性):与人、地点或事物配对的数字双胞胎可以捕获有关使用情况、性能、环境和运行条件等的实时数据。将这些数据与人工智能(AI)和机器学习(ML)算法相结合，使组织能够预测何时需要维护，提高效率，改进数字孪生模型，更快地解决问题，并做出更明智的决策。
4. 远程数字孪生(控制):这是否是一个单独的类别还有待商榷，因为根据定义，数字双胞胎不需要距离。但我们会把它与人类演员的参与区分开来。例如，医生通过数字双胞胎模型进行手术，工程师通过数字双胞胎模型进行远程维修。

数字双胞胎-他们如何工作

数字双胞胎通常从资产的物理或数学模型开始。一旦最初的数字孪生体生成，它就会利用安装在资产上的传感器的数据来监控实时性能、运行状况和随时间的变化。这些数据通过基于云的系统发送，然后在那里进行分析。人工智能和机器学习算法使数字双胞胎能够学习并跟踪随着时间的变化——本质上成为资产的活数字模型。它还可以利用来自各种其他来源的数据:人类专家、行业和领域知识、类似资产和来自更大生态系统的信息。下面举个例子来说明:

一个患者心脏的3D数字双胞胎是根据数千名其他心脏病患者的数据、对她心脏的扫描以及连接在起搏器上的传感器创建的。数字双胞胎中的AI/ML算法根据她的心脏和身体特征对模型进行个性化。她的手术很复杂，所以这个数字双胞胎可以让她的外科医生提前计划和练习手术．更高的精确度也意味着他可以使用侵入性更小的手术。在手术过程中，数字双胞胎可以在3000英里外为外科医生提供实时3D影像。手术取得了成功，数字双胞胎随后被用于医学预科学生的课堂上，这样他们就可以为心脏病患者进行诊断和手术。

数字双胞胎和互联

从产品中的单个组件到整个城市，数字双胞胎的复杂性各不相同，但它们都有一个共同点——随着时间的推移，它们会随着与之相关的物理资产的变化而发展。准确跟踪这些变化需要资产与人员、云、应用程序、AI和ML系统以及数字双胞胎所依赖的分析之间的近似互连。在数字边缘，直接和安全的互联，即数字孪生数据的创建和消费，将更可靠、更高效和更经济地提供更深入的见解。以下是互联互通如此重要的原因:

1. 在哪里数据来自哪里?它通常来自多个领域和来源。您将不会通过一个位置的单个网络从单个资产收集数据。相反，您需要访问多个网络的生态系统，以便从不同来源收集数据。
2. 如何数据是否得到处理?在某些情况下，AI和ML算法需要从传感器和其他数据源传输到云端进行分析的数据量将是巨大的。您需要能够将数据价值链中涉及的所有交易方相互连接起来。通常，这意味着访问多个云来存储和处理数据，需要直接和安全的混合多云互连。手机金宝搏188
3. 当是否需要收集数据?时间敏感吗?有些数据可能不太频繁地用于长周期分析(比如随着时间的推移改进模型或下一个原型)，而有些数据需要实时收集(比如你的引擎过热，你需要尽快停止)，有些数据取决于一个动作(比如我按了一个按钮，所以应该发生一些事情)。实时数据收集需要快速、低延迟的互连，以确保数据在失效前快速可靠地交付。
4. 谁是否在使用这些数据，或者是否有其他系统依赖这些数据?这需要孪生存储库和需要对数据采取行动的数据消费者(用户、系统或合作伙伴的生态系统)之间的互连。

回答这些问题可以归结为简单的物理学。由于变量太多，数字双胞胎需要有一个动态的全球互联平台，支持人、物、位置、云和数据之间的实时交互。这意味着将IT基础设施置于数字边缘，靠近数字孪生数据的生成、存储和处理位置。

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[我]技术术语，计算机技术术语词典；Techopedia，科技词典．

(二)德勤Insights，《战略家的信号:期待数字双胞胎》，2018年．

[3]西门子数字双机；企业家，为什么高管需要注意“数字双胞胎”，2019年4月；IBM物联网博客，小抄:什么是数字双胞胎?2018年1月．