文/陳根

數字孿生技術是通過數字化的手段構建一個與數字世界中一模一樣的實體，借此來實現對物理實體的了解、分析和優化。從更加專業的角度來說，數字孿生集成了人工智能（AI）和機器學習（ML）等技術，將數據、算法和決策分析結合在一起，建立模擬，即物理對象的虛擬映射。

數字孿生可以在問題發生之前先發現問題，監控物理對象在虛擬模型中的變化，診斷基于人工智能的多維數據復雜處理與異常分析，并預測潛在風險，合理有效地規劃或對相關設備進行維護。隨著數字孿生技術的發展，其開始與越來越多的領域產生聯系，計算機設計就是其中之一。

在絕大多數場合中，CAD模型就像象棋里面一個往前沖的小卒，數字孿生則不同，它與物理實體的產生是步步相連的，實體沒有被制造出來時，也就沒有相對應的數字孿生生成，就像一個放飛在天空中頻頻回頭的風箏，兩頭抻著力。

在過去，三維模型的作用行使之后就被工程技術人員放在計算機的文檔夾里“沉睡”。而數字孿生卻是神通廣大、不可小覷的。

數字孿生是基于高保真的三維CAD模型，被賦予了各種屬性和功能定義（包括材料、感知系統、機器運動機理等）；它的儲存位置為一般圖形數據庫，而不是關系型數據庫；它可以回收產品的設計、制造和運行的數據，再注入到全新的產品設計模型中，使設計發生翻天巨變。

IBM也表示，數字孿生體就是物理實體的一個數字化替身，可以演化為萬物互聯的復雜的生態系統。它是一個動態的、有血有肉的、活生生的三維模型。可以說，數字孿生體是三維模型的進階，也是物理原型的超級新替身。

正因為數字孿生在前期就可以具備識別異常的功能，從而在尚未生產的時候就能消除產品缺陷，所以用它取代以前昂貴卻又不得不用的原型才可能成為現實。

比如，在新冠肺炎疫情期間，聞名世界的雷神山醫院便是利用了數字孿生技術進行建造。中南建筑設計院（CSADI）臨危受命，設計了武漢第二座“小湯山醫院”——雷神山醫院，中南建筑設計院的建筑信息建模（BIM）團隊為雷神山醫院創造了一個數字化的“孿生兄弟”。

采用BIM技術建立雷神山醫院的數字孿生模型，根據項目需求，利用BIM技術指導和驗證設計，為設計建造提供了強有力的支撐。

近年的數字孿生城市的構建，更是引發城市智能化管理和服務的顛覆性創新。比如，中國河北的雄安新區就融合地下給水管、再生水管、熱水管、電力通信纜線等12種市政管線的城市地下綜合管廊數字孿生體讓人驚艷；江西鷹潭“數字孿生城市”榮獲巴塞羅那全球智慧城市大會全球智慧城市數字化轉型獎。

隨著數字化技術的發展應用，數字孿生還將帶給人類社會更多驚喜。