概要：本系列評述性文章記錄了作者近期關(guān)于數(shù)字孿生的思考結(jié)果。首先回顧并評述了數(shù)據(jù)孿生概念的起源，其次回顧并評述了各大工業(yè)軟件巨頭是如何定義和使用數(shù)字孿生的，之后從“數(shù)字世界”基本的工作原理角度重新審視了數(shù)字孿生，在前述工作的基礎(chǔ)上給出了個人關(guān)于數(shù)字孿生的觀點，并對想進(jìn)入該領(lǐng)域的后來者給出了本人的忠告。
本系列文章的寫作，得到了e-works數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)總編黃培博士的鼓勵，并給出了寶貴的意見，在此表示衷心的感謝！本篇文章是該系列評述性文章的第四篇。
再一次鄭重聲明，本系列文章中的個人對數(shù)字孿生的理解，受自己的背景、學(xué)識、實際工作經(jīng)驗和理論水平等因數(shù)的限制，很可能以偏概全，井底之蛙。僅代表個人，不代表任何組織和個人。
個人對數(shù)字孿生的愚見總結(jié)如下：
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第一，數(shù)字孿生并不是一種全新發(fā)現(xiàn)、從天而降、先于實踐的新原理、新思想或新模式。在數(shù)字孿生概念誕生之前，人們就已經(jīng)在各個領(lǐng)域的計算機應(yīng)用方面進(jìn)行了數(shù)十年工作，或者說在人類發(fā)明的數(shù)字世界里，已經(jīng)取得了豐富的實踐經(jīng)驗與累累碩果，而數(shù)字孿生不過是人們對數(shù)十年的計算機應(yīng)用推廣工作進(jìn)行的經(jīng)驗總結(jié)與推廣模式的高度概況。借用電影《非誠勿擾》中帶火的一段臺詞來形容，就是“你見，或者不見我，我就在那里，不悲不喜；你念，或者不念我，情就在那里，不來不去；你愛，或者不愛我，愛就在那里，不增不減；你跟，或者不跟我，我的手就在你手里，不舍不棄……”。非常應(yīng)景的表述。
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第二，沒有必要糾結(jié)于“數(shù)字孿生”是誰先提出，無論是鏡像空間模型、信息鏡像模型、數(shù)字孿生、影子系統(tǒng)、平行系統(tǒng)，還是干脆就叫數(shù)字世界，基本思想大同小異，其本質(zhì)上都是站在用戶的視角上，如何看待或如何理解或如何解釋，計算機如何做的一種有益嘗試。歷史的經(jīng)驗再一次告訴我們，只有好的想法還不夠，要想青史留名，還必須為自己的想法貼上一個好的標(biāo)簽，還要生逢其時。在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史上，我們可以多次看到了類似的案例。
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第三，奠定數(shù)字世界基石的圖靈機模型，進(jìn)而是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，是面向計算機軟件開發(fā)人員的，或者說是面向計算機應(yīng)用實現(xiàn)人員使用的。而數(shù)字孿生的表述則是面向非計算機專業(yè)的人員，或者說是面向計算機應(yīng)用人員，或者說是面向終端用戶的數(shù)字世界工作方式的一種表述。
但需要特別強調(diào)的一點是，圖靈機模型是數(shù)字孿生的基礎(chǔ)，是數(shù)字孿生能力的自然約束。數(shù)字孿生這一表述最容易讓人們提出超越圖靈機能力的不切實際的要求，需要引起我們的警覺，別忘了還有NP問題是不能用計算機求解的。
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第四，數(shù)字孿生的表述是多種類似表述中最生動形象的一個，也最容易讓非純計算機專業(yè)的應(yīng)用人員理解，更容易讓計算機應(yīng)用的終端用戶插上想象的翅膀，浮想聯(lián)翩，自我探索，進(jìn)而催生出更多、更有價值、更有意義的應(yīng)用，解決其所面對的各種問題。這恐怕是數(shù)字孿生概念最大的價值所在，也是數(shù)字孿生迅速成為當(dāng)下熱點的重要原因。
計算機應(yīng)用當(dāng)下更為流行的術(shù)語叫數(shù)字化，或數(shù)字化轉(zhuǎn)型，已經(jīng)進(jìn)入到了爆發(fā)式的增長階段，已經(jīng)進(jìn)展到了非純計算機專業(yè)人員主導(dǎo)的時代，新的階段需要有新的時代印記，這應(yīng)該是數(shù)字孿生這一概念提出后，被冷遇了十年之久才走了大眾視野的原因。
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第五，數(shù)字孿生像霧像雨又像風(fēng)。可以把她視為一種方法、一種模式，當(dāng)然也可以視為一種技術(shù)。但個人認(rèn)為，還是將數(shù)字孿生視為在數(shù)字世界中求解現(xiàn)實世界中問題時，更易于使用者理解問題求解過程或求解機理的一種主觀表述，一種思想方法，或者說是一種應(yīng)用模式。而不應(yīng)該視為一種技術(shù)。這一意見，估計會引起較大爭議。
如果非要將數(shù)字孿生理解為一種新技術(shù)，那么這種新技術(shù)特定的內(nèi)涵又是什么呢？如果現(xiàn)在列出一個數(shù)字孿生方面的技術(shù)清單，就會發(fā)現(xiàn)，清單中絕大多數(shù)是已有技術(shù)，或者是現(xiàn)有技術(shù)的某種翻版，有點新瓶裝舊酒的感覺。比如，當(dāng)談?wù)摂?shù)字孿生的時候，無論如何也繞不過建模與仿真。而建模與仿真是已經(jīng)研發(fā)了數(shù)十年的技術(shù)。好像真的很難列出數(shù)字孿生專有的技術(shù)清單。
在將數(shù)字孿生落地的時候，就會發(fā)現(xiàn)，只有數(shù)字孿生概念自身，幫不到企業(yè)什么，反倒是那些類似建模、仿真、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、數(shù)據(jù)庫、云計算、ERP、MES、SCADA等能夠提供給企業(yè)莫大的幫助。
△ 圖源：ANSYS
如果還有疑問，可以采取反向思維，看看沒有數(shù)字孿生是否可以用現(xiàn)有的計算機技術(shù)求解實際問題。
所以，將數(shù)字孿生作為當(dāng)下國內(nèi)熱點——工業(yè)軟件的救星，智能制造的救世主，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)器等努力，必定會滿載希望而來，鎩羽而歸。
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第六，各種形式的數(shù)字孿生形式的提出，都與要解決的特定問題密切相關(guān)。建立一個現(xiàn)實世界對象的數(shù)字孿生與要求解的問題密切相關(guān)，與問題求解程度密切相關(guān)，或者說數(shù)字孿生的“孿生”程度，與人們求解的問題需要相匹配。所以，求解100類不同的問題就會有100類數(shù)字孿生。
那種試圖建立能夠滿足各種應(yīng)用場景需求的數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)和建模方法的努力，或者研究將會遇到極大的挑戰(zhàn)。其背后的深刻原因是，這個世界是極其多樣化的、復(fù)雜的，建立一個大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)或模型，恐怕現(xiàn)階段人的能力與技術(shù)以及資源條件，還不足以應(yīng)對這種努力。比如，GE提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，只是嘗試解決提高工業(yè)革命后誕生的數(shù)以萬計的機器的利用率問題，工業(yè)4.0則是解決大規(guī)模個性化定制所需的動態(tài)自組織跨企業(yè)邊界的新型價值鏈等等。這些戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的提出，都是問題驅(qū)動的解決方案，都有限定的目標(biāo)。
另一方面，對數(shù)字孿生的定義或理解，在目前還存在較大差異，或者說還沒有達(dá)成廣泛共識的狀況下，即便是能給出某種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、模型，又能有多大的實際價值？
在智能制造火熱時，我們搞智能制造標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)CPS熱門時我們搞CPS標(biāo)準(zhǔn)。這么多年過去了，這些標(biāo)準(zhǔn)的實際應(yīng)用價值有多少？值得思考！現(xiàn)在數(shù)字孿生火熱了，難道要再搞一套一統(tǒng)天下的數(shù)字孿生的標(biāo)準(zhǔn)或模型？
也許，將數(shù)字孿生標(biāo)準(zhǔn)限定在特定行業(yè)、特定領(lǐng)域，還是具有一定的實際價值。如果非要搞統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或模型，也應(yīng)限定在理論探討中，而不宜進(jìn)行大范圍的工程實現(xiàn)。
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第七，嘗試建立一個100%相識的數(shù)字孿生，僅僅有理論意義，沒有實際工程價值，實事求是地講，技術(shù)上也做不到。這與物聯(lián)網(wǎng)中經(jīng)常提到的“萬物互聯(lián)”是一個道理，或許在科幻片中可以做到。這一點特別應(yīng)該引起新聞媒體朋友的注意，過分夸大的宣傳必然會誤導(dǎo)普通大眾。
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第八，如果將數(shù)字孿生僅僅定義為現(xiàn)實世界對象在數(shù)字世界中的映射，理所當(dāng)然的可以將數(shù)字孿生應(yīng)用到各種數(shù)字化的場景中。這應(yīng)該是數(shù)字孿生的概念快速走出制造行業(yè)，進(jìn)入到智慧城市、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域的根本原因。將現(xiàn)實世界對象進(jìn)行數(shù)字世界映射，是任何數(shù)字化項目的必由之路。
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第九，Gartner公司將數(shù)字孿生連續(xù)三年列入了十大戰(zhàn)略技術(shù)中，對國內(nèi)數(shù)字孿生的火熱，起到了推波助瀾的作用。這已經(jīng)成為國內(nèi)，呼吁建立專業(yè)的數(shù)字孿生的研究機構(gòu)、將數(shù)字孿生上升為國家戰(zhàn)略的一個重要依據(jù)。
我們應(yīng)該要獨立思考、冷靜分析，看清楚數(shù)字孿生的實質(zhì)，理性應(yīng)對。個人認(rèn)為，是該考慮將Gartner的預(yù)測趕下神壇的時候了。
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第十，CPS與數(shù)字孿生有著近似相同的境遇。
狹義上，可以將CPS（Cyber-Physical Systems）看作是計算機嵌入式系統(tǒng)的一副更為學(xué)術(shù)一點的馬甲。同樣地，也很難以找到CPS自身獨有的實現(xiàn)技術(shù)。廣義上，CPS可以視為一種特殊形式的數(shù)字孿生，是數(shù)據(jù)輸入+數(shù)字孿生承載體+數(shù)據(jù)輸出的一個有機整體，大體上與嚴(yán)格意義下的智能產(chǎn)品、智能設(shè)備等同。技術(shù)實現(xiàn)上，CPS是一種通過網(wǎng)絡(luò)或接口實時采集到物理世界對象狀態(tài)數(shù)據(jù)，并作為數(shù)據(jù)孿生承載對象的輸入，經(jīng)過數(shù)據(jù)孿生承載對象的加工處理，將結(jié)果再通過網(wǎng)絡(luò)或接口實時地，直接作用到物理對象上的特殊的數(shù)字孿生承載對象。
CPS的境遇，從某種意義上講，就是數(shù)字孿生的前世今生。
近來，智能制造領(lǐng)域的新觀念、新思想、新說法特別多，但大多是在沒有明確概念自身內(nèi)涵的前提下，在沒有自身新技術(shù)或獨特技術(shù)支撐的基礎(chǔ)上玩的概念游戲，讓人們無所適從。還有一部分人自娛自樂，發(fā)布一些是是而非的結(jié)論，比如說，有人說“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是智能制造的基礎(chǔ)”，也有人說“智能制造是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基石”，似乎哪個都對，都沒有問題，可兩者之間確實存在明顯的邏輯矛盾。
個人的觀點是，當(dāng)理解不了某個新概念、新想法的時候，不要盲目跟隨，可以看看它是怎樣落地的。說起來容易，做起來難，是一個永恒的真理。
如果仔細(xì)研讀一下CPS實際案例，列舉一下CPS自有的技術(shù)清單，就會對CPS有一個清醒的自我判斷。正如《霧里看花》的歌詞如是說，“借我借我一雙慧眼吧，讓我把這紛擾，看得清清楚楚明明白白真真切切”，道出了當(dāng)下的狀況。這雙慧眼，就是實踐，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
