◎文/中科院沈自所研究員彭慧
自2015年以來，在CPS熱潮逐漸消退之后，數(shù)字孿生成為了制造業(yè)數(shù)字化的另一個行業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)，得到了各方人士的熱情追捧。
在制造業(yè)，從事產(chǎn)品設(shè)計的人士在使用數(shù)字孿生，從事產(chǎn)品仿真的人士在使用數(shù)字孿生，從事PLM的人士在使用數(shù)字孿生，從事設(shè)備故障診斷的人士在使用數(shù)字孿生，從事制造過程仿真的人士在使用數(shù)字孿生，從事制造過程管理的人士在使用數(shù)字孿生，從事產(chǎn)品售后服務(wù)的人士在使用數(shù)字孿生，甚至搞自動化、工業(yè)控制的人士也在使用數(shù)字孿生……
更讓人神奇的是，數(shù)字孿生這一概念，迅速走出制造業(yè)，應(yīng)用到了智慧城市、智慧交通、智慧農(nóng)業(yè)、智慧醫(yī)療、智能家居等行業(yè)。
數(shù)字孿生城市圖源：Siemens Global
簡而言之，數(shù)字孿生無處不在，無處不有，數(shù)字孿生似乎成為各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的靈丹妙藥。除了進(jìn)行大量的數(shù)字孿生工程實(shí)踐之外，各方人士（特別是國內(nèi)）對數(shù)字孿生進(jìn)行了大量的研究探討，給出了關(guān)于數(shù)字孿生的各種解讀。但現(xiàn)實(shí)是，無論是數(shù)字孿生的應(yīng)用，還是數(shù)字孿生理論探討，甚至是數(shù)字孿生起源，都存在著模糊甚至不同的意見。
在理解推廣數(shù)字孿生方面，有三種詭異現(xiàn)象。
●第一類是，并不關(guān)心數(shù)字孿生的內(nèi)涵，而僅僅從數(shù)字孿生的作用角度來理解的。
●第二類是，僅僅從孿生中的“孿”出發(fā)，來使用與推廣數(shù)字孿生，而不關(guān)心技術(shù)上的可行性與經(jīng)濟(jì)性。
●第三類是，雖然給出了數(shù)字孿生的定義，但在解決實(shí)際問題時，其給出的數(shù)字孿生的定義，與具體的技術(shù)方案并不一致。作者認(rèn)為，概念內(nèi)涵>>運(yùn)作機(jī)理>>作用，是一個完整的體系，應(yīng)該是知行合一的。
有鑒于此，本文依據(jù)當(dāng)前數(shù)字孿生研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀，盡可能從相對客觀理性的角度出發(fā)，歸納出了理解數(shù)字孿生應(yīng)該思考的三十三個問題。這三十三個問題，作者有自己的思考與結(jié)論，但為了不誤導(dǎo)讀者，或者讓讀者有先入為主的印象，本文不會給出自己的這三十三個問題的答案。
圖源：Ansys
這三十三個問題，作者也不認(rèn)為短期內(nèi)會有完全一致的答案，但通過探討這些問題的答案，可以讓你走在——科學(xué)地理解數(shù)字孿生、縮小關(guān)于數(shù)字孿生認(rèn)識方面的分歧、盡可能多地形成廣泛共識的路上。這三十三個問題，同樣也不是關(guān)于數(shù)字孿生的全部，歡迎讀者提出更多的值得思考的問題。
數(shù)字孿生，是一種數(shù)字化哲學(xué)觀點(diǎn)？是一種數(shù)字化理論？是一種數(shù)字化技術(shù)？是一種數(shù)字化方法或理念？還是兼而有之？為什么？
如果數(shù)字孿生是一種數(shù)字化理論，那么該理論解決了什么樣的科學(xué)問題？該理論體系如何定義？與現(xiàn)有的各種數(shù)字化理論有何區(qū)別？
如果數(shù)字孿生是一種數(shù)字化技術(shù)，那么數(shù)字孿生是一種什么樣的技術(shù)？是一種全新的數(shù)字化技術(shù)，還是現(xiàn)有數(shù)字化技術(shù)的升級？如果數(shù)字孿生是一種全新的數(shù)字化技術(shù)，這種新技術(shù)與已有的數(shù)字化技術(shù)的區(qū)別是什么？
如果數(shù)字孿生是一種方法，那么數(shù)字孿生是一種什么樣的方法？是一種新的數(shù)字化方法，還是現(xiàn)有數(shù)字化方法的升級？如果數(shù)字孿生是一種全新的數(shù)字化方法，這種新方法與已有的數(shù)字化方法的區(qū)別是什么？
如果數(shù)字孿生是一種技術(shù)，那么數(shù)字孿生是一種普遍適用任何場景的通用技術(shù)？還是一種面向特定應(yīng)用場景的專用技術(shù)？比如數(shù)字孿生城市與數(shù)字孿生車間，會用到同樣的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)嗎？
如果數(shù)字孿生是指模型（包括幾何模型、物理模型、行為模型、規(guī)則模型等多維多時空多尺度模型），那么數(shù)字孿生語境下的模型，與非數(shù)字孿生語境下的模型，比如仿真語境下的模型，有何區(qū)別？
如果數(shù)字孿生是指仿真，那么數(shù)字孿生語境下的仿真，與非數(shù)字孿生語境下的仿真，有何區(qū)別？
如果數(shù)字孿生是指物理對象的可視化，那么數(shù)字孿生語境下的可視化，與非數(shù)字孿生語境下的可視化，有何區(qū)別？是指2D CAD，3D CAD，AR，VR等中的之一，還是兼而有之？
如果數(shù)字孿生是指現(xiàn)實(shí)世界中物理對象在數(shù)字世界中的映射，那么我們常常提到的數(shù)字化，就沒有采用現(xiàn)實(shí)世界中物理對象在數(shù)字世界中的映射這一方法了嗎？如果采用了，兩者之間有何區(qū)別？
如果數(shù)字孿生是指現(xiàn)實(shí)世界中物理對象在數(shù)字世界中的表示，那么我們常常提到的數(shù)字化，就沒有采用現(xiàn)實(shí)世界中物理對象在數(shù)字世界中的表示這一方法了嗎？如果采用了，兩者之間有何區(qū)別？
在數(shù)字孿生的定義中，常常會出現(xiàn)虛實(shí)連接（或映射）這一概念。那么，這種虛實(shí)連接實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)或技術(shù)手段是什么？是否是指我們在數(shù)字化中常常提到的數(shù)據(jù)采集？物聯(lián)網(wǎng)？或者工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？
與數(shù)字孿生相伴隨經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)字主線（數(shù)字線程），如何定義？數(shù)字主線是一種方法或理念，還是一種技術(shù)？數(shù)字主線實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)手段與技術(shù)是什么？
數(shù)字孿生是否有適于各種應(yīng)用場景的通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？還是只有適合于特定場景下的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？為什么？
如果數(shù)字孿生有適于各種場景的通用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，那么采用什么樣的途徑或步驟，花費(fèi)多長時間，才能夠制定出能夠指導(dǎo)實(shí)際需要的數(shù)字孿生的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？
如果只存在適合于特定場景下的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？誰更適合制定這個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？
數(shù)字孿生與數(shù)字化是什么關(guān)系？在不遠(yuǎn)的未來，數(shù)字孿生能否像數(shù)字化取代信息化一樣，數(shù)字孿生逐漸取代數(shù)字化或數(shù)字化轉(zhuǎn)型？
沒有數(shù)字孿生，能否同樣可以進(jìn)行數(shù)字化的工程實(shí)踐？有數(shù)字孿生，與沒有數(shù)字孿生，對數(shù)字化工程的影響是什么？數(shù)字孿生會更好地指導(dǎo)我們的工程實(shí)踐嗎？為什么？
數(shù)字孿生是軟件嗎？軟件是數(shù)字孿生嗎？二者是等價的嗎？如果數(shù)字孿生是軟件，那么是指軟件的全部，還是指軟件的部分內(nèi)容？
在制造業(yè)，我們從市場采購到的軟件，或定制開發(fā)的軟件，比如CAD、ERP、MES、SCADA、PLM等等，可否稱之為數(shù)字孿生？如可以，那些軟件可以稱之為數(shù)字孿生？那些軟件不可以稱之為數(shù)字孿生？如可以，什么時間點(diǎn)之后的軟件可以稱之為數(shù)字孿生？什么時間點(diǎn)之前的軟件不可以稱之為數(shù)字孿生？為什么？
數(shù)字孿生的終極目標(biāo)，是“孿生”物理對象的的本質(zhì)屬性或特征？還是“孿生”物理對象的功能即可？
數(shù)字孿生是“孿生”對象的全部內(nèi)容？還是“孿生”對象的部分內(nèi)容？如果“孿生”對象的部分內(nèi)容，還可以稱之為數(shù)字孿生了嗎？為什么？
在未來，我們有可能構(gòu)建一個生命體或人類大腦的數(shù)字孿生嗎？如果能夠構(gòu)建出來，這個數(shù)字孿生，與人工智能是什么關(guān)系？是數(shù)字孿生取代人工智能？還是人工智能取代數(shù)字孿生？亦或是二者殊途同歸？
數(shù)字孿生于CPS的聯(lián)系與區(qū)別是什么？數(shù)字孿生能否取代CPS的核心內(nèi)容？為什么？
NASA、AFRL與Michael Grieves都給出了數(shù)字孿生的定義，這些數(shù)字孿生的定義是等價的嗎？這些定義之間有本質(zhì)性的區(qū)別嗎？如果有，區(qū)別在哪里？
自NASA、AFRL與Michael Grieves給出了數(shù)字孿生的定義以來，國內(nèi)外的各位學(xué)者、公司、IT供應(yīng)商、咨詢服務(wù)機(jī)構(gòu)給出了不下百余種的數(shù)字孿生的定義。我們還需要更多的數(shù)字孿生定義嗎？如果每個人都給出自己的數(shù)字孿生定義，那么數(shù)字孿生這個概念的存在還有普遍性意義嗎？我們?nèi)绾螒?yīng)對？
如果你認(rèn)為當(dāng)前已經(jīng)有如此眾多的關(guān)于數(shù)字孿生的定義，那么我們還可以在不明確自己的數(shù)字孿生定義的前提下，論述、討論、使用數(shù)字孿生嗎？
從工程應(yīng)用的角度，我們能夠一次性建立某個對象的全生命周期的數(shù)字孿生嗎？建立某個對象的全生命周期的數(shù)字孿生，花費(fèi)的時間成本與經(jīng)濟(jì)成本有多大？全生命周期的數(shù)字孿生，能夠解決傳統(tǒng)的信息孤島問題嗎？
數(shù)字孿生，從概念提出到火熱，如果從Michael Grieves算起，經(jīng)過了二十年左右的時間了；如果從NASA或AFRL算起，也經(jīng)過了十年左右的時間。為什么會花費(fèi)這么長時間？是因?yàn)閿?shù)字孿生解決了一些之前人們解決不了的問題嗎？這些問題是什么？
數(shù)字孿生已經(jīng)應(yīng)用到了眾多的行業(yè)。在國內(nèi)，數(shù)字孿生恐怕是僅次于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的新熱點(diǎn)。那么數(shù)字孿生會是一種解決現(xiàn)實(shí)問題的無所不能的神器嗎？數(shù)字孿生會有應(yīng)用領(lǐng)域或應(yīng)用場景的限制嗎？為什么？
數(shù)字孿生，是推進(jìn)智能制造或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的神器嗎？如果是，背后的機(jī)理是什么？數(shù)字孿生，會成為國家戰(zhàn)略嗎？如果會，需要多長時間？
未來，數(shù)字孿生還會有一個被廣泛接受的定義嗎？真的像某些人說的那樣，數(shù)字孿生已經(jīng)爛大街了嗎？
數(shù)字孿生是否會成為一門學(xué)科或?qū)I(yè)？如果會，應(yīng)該歸屬于哪一門學(xué)科或?qū)I(yè)？是信息技術(shù)類別？
不同的學(xué)科、專業(yè)背景，會對人們理解數(shù)字軟產(chǎn)生影響嗎？如果有影響，這個影響有多大？
有一部電影叫《失戀33天》。說的是經(jīng)過33天失戀后的經(jīng)歷，主人公重新認(rèn)識了愛情的真諦，重新獲得了愛情。作者期望，通過思考這三十三個問題，平均一天一個，你也能獲得數(shù)字孿生的真諦，找到屬于你自己的數(shù)字孿生。
