五十年前，美國宇航局將其太空艙的全尺寸模型放在手邊，以幫助它診斷太空中真實(shí)太空艙的問題，并幫助它解決可以與遙遠(yuǎn)的宇航員交流的問題。數(shù)字孿生的想法非常相似。然而，與構(gòu)建太空艙或任何其他物理對象的物理模型不同，數(shù)字孿生涉及對僅作為計算機(jī)代碼存在的對象進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)字模擬。
數(shù)字孿生的功能
在許多方面，數(shù)字孿生類似于虛擬機(jī)，因?yàn)樗且粋€數(shù)字實(shí)體，旨在模仿真實(shí)對象的工作方式。但是虛擬機(jī)旨在用作真實(shí)物理計算機(jī)的替代品。相比之下，數(shù)字雙胞胎旨在進(jìn)行測試和試驗(yàn)，但最終目的是將數(shù)字雙胞胎中獲得的任何見解用于數(shù)字雙胞胎的物理對應(yīng)物。
一個很好的例子是使用汽車和數(shù)字碰撞測試假人的數(shù)字孿生。汽車設(shè)計師可以在許多不同類型的碰撞場景中運(yùn)行汽車和一個或多個假人的數(shù)字孿生，并使用這些碰撞的數(shù)據(jù)，最終目的是對真實(shí)汽車的設(shè)計進(jìn)行安全改進(jìn)。
數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)
創(chuàng)建太空艙、汽車和碰撞測試假人的精確數(shù)字孿生是一項(xiàng)極其復(fù)雜的業(yè)務(wù)，涉及研究這些項(xiàng)目的物理特性，然后開發(fā)一個精確的數(shù)學(xué)模型來描述它們及其行為。
但對于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)人員來說，好消息是，所討論的“事物”通常是相對簡單的傳感器，與太空艙或汽車這樣復(fù)雜的事物相比，這些傳感器的數(shù)學(xué)建?？赡芤唵螏讉€數(shù)量級。這意味著為多種類型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備創(chuàng)建數(shù)字孿生相對簡單、快速，而且至關(guān)重要的是，成本低廉。
許多物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境也由大量簡單的相同設(shè)備組成，例如集裝箱中的溫度或濕度傳感器，或車輛中的GPS單元。這意味著一旦創(chuàng)建了設(shè)備的數(shù)字雙胞胎，只需制作數(shù)字雙胞胎的多個副本并為其提供數(shù)據(jù)，就可以創(chuàng)建大量這些設(shè)備協(xié)同工作的模擬。這可以是“人工”數(shù)據(jù)，也可以是現(xiàn)有物理設(shè)備接收的數(shù)據(jù)。正如我們將看到的，這對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署和管理的影響是巨大的。
多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
在物聯(lián)網(wǎng)計劃的最初階段，數(shù)字孿生可用作設(shè)備原型，以幫助微調(diào)設(shè)備本身及其固件、加密系統(tǒng)和其他軟件的精確設(shè)計。完成此過程后，數(shù)字孿生可用于通過測試實(shí)際需要多少設(shè)備、它們應(yīng)放置在何處以及它們應(yīng)如何通過各種網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)收集中心來幫助優(yōu)化設(shè)備部署。
測試更新和更改
一旦部署了大量設(shè)備，數(shù)字孿生還可以用于測試固件和其他軟件補(bǔ)丁和更新，然后再通過無線方式將它們發(fā)送到物理對應(yīng)物。當(dāng)設(shè)備相互交互的方式發(fā)生變化時，這可能特別有用，因?yàn)榇笠?guī)模模擬允許開發(fā)人員在大規(guī)模部署補(bǔ)丁和更新之前查看結(jié)果。
數(shù)字孿生還可用于幫助設(shè)計和管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓?，甚至是收集?shù)據(jù)的地方。例如，一個組織可能正在其自己數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上從其IoT設(shè)備收集數(shù)據(jù)，但隨著IoT網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，它可能決定需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端進(jìn)行收集。
在這種情況下，數(shù)字孿生可以幫助預(yù)測何時需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換、性能可能會受到哪些正面或負(fù)面影響，以及需要多大規(guī)模的云資源才能獲得所需的數(shù)據(jù)收集和處理性能水平。
預(yù)測雙胞胎
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中這種數(shù)字孿生的使用可能被稱為“預(yù)測孿生”。除了使用真實(shí)數(shù)據(jù)，用作預(yù)測雙胞胎的數(shù)字雙胞胎網(wǎng)絡(luò)還可以用于測試不同類型的數(shù)據(jù)流、增加的數(shù)據(jù)流量和許多其他情況的影響，以了解對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的影響，以及將來可能需要哪些更改。數(shù)字雙胞胎也可以用作預(yù)測雙胞胎，因?yàn)樗鼈冞€可以用于預(yù)測在許多不同的使用場景下何時可能需要維護(hù)或更換物理對應(yīng)物。
數(shù)字孿生的價值
由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相對簡單，并且數(shù)字孿生可以以很少的成本或免費(fèi)進(jìn)行復(fù)制，因此數(shù)字孿生非常適合物聯(lián)網(wǎng)部署。認(rèn)識到這一點(diǎn)，Gartner預(yù)測，在不久的將來，“數(shù)十億事物”將存在數(shù)字孿生。
Gartner副總裁David Cearley表示，數(shù)字孿生對部署物聯(lián)網(wǎng)的組織可能帶來的好處是驚人的。“在維護(hù)維修和運(yùn)營(MRO)以及優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)性能方面可能節(jié)省數(shù)十億美元，”他總結(jié)道。
