數(shù)字孿生作為智慧城市整體建設(shè)中最前沿、最先進(jìn)的技術(shù)之一，為城市運行、政府運營管理和市民生活的優(yōu)化注入新動能。在政府政策的大力推進(jìn)下，構(gòu)建城市數(shù)據(jù)資源體系，推進(jìn)城市數(shù)據(jù)大腦建設(shè)，探索建設(shè)數(shù)字孿生城市已經(jīng)成為了重要趨勢。

數(shù)字孿生作為智能化時代下的一大熱詞，想來大家并不陌生。其受關(guān)注程度和云計算、AI、5G等技術(shù)一樣，已上升到國家高度。

那它到底是什么呢？它在行業(yè)智慧化升級中發(fā)揮著怎樣的作用，又是如何賦能各行業(yè)發(fā)展的呢？今天我們將從多角度出發(fā)，了解數(shù)字孿生的真正含義。

數(shù)字孿生是什么

數(shù)字孿生（Digital Twin）是起源于軍事和航天領(lǐng)域的數(shù)字化技術(shù)，其將物理實體數(shù)字化，通過可視化的方式實現(xiàn)對本體全生命周期的動態(tài)映射及交互，是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程。

▲來源：艾瑞咨詢整理

簡言之，通過數(shù)字孿生，現(xiàn)實世界中的物理實體可以被完整復(fù)刻在虛擬世界中，形成現(xiàn)實與虛擬之間的映射關(guān)系。虛擬世界實時且精確地映射物理世界的整個生命周期，以達(dá)到模擬、監(jiān)測、預(yù)測和優(yōu)化等目的。

以工廠數(shù)字孿生為例，企業(yè)可實時訪問數(shù)據(jù)以確保設(shè)備啟動并運行，并及時進(jìn)行檢查、監(jiān)控操作條件和功耗水平、自動警報等。數(shù)字孿生可協(xié)助企業(yè)減少制造過程中的廢料，或?qū)a(chǎn)品材料換成更優(yōu)的選擇。通過收集不同的數(shù)據(jù)，捕獲有關(guān)資產(chǎn)和生產(chǎn)性能的實時信息，從而提高運營效率。

2020年，"新基建"首次寫入政府工作報告，在對于該項熱點的討論中，"數(shù)字孿生"被不少代表和委員提及...近年來，政策的不斷加持，讓數(shù)字孿生技術(shù)擁有充足的發(fā)展沃土，并為行業(yè)帶來了更多的發(fā)展機遇。

據(jù)了解，數(shù)字孿生行業(yè)的上游行業(yè)主要是芯片、傳感器、監(jiān)控設(shè)備等行業(yè)。上游行業(yè)市場呈完全競爭狀態(tài)，產(chǎn)品價格會隨市場變化產(chǎn)生一定的波動。

▲數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)來源：共研網(wǎng)整理

數(shù)字孿生行業(yè)的下游行業(yè)包括航空航天、電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護等行業(yè)。下游行業(yè)規(guī)模龐大，潛在需求較大。在國內(nèi)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的帶動下，我國的數(shù)字孿生行業(yè)面臨著前所未有的發(fā)展機遇。

數(shù)字化發(fā)展方向落地開花

數(shù)字孿生作為一項關(guān)鍵技術(shù)和提高效能的重要工具，可以有效發(fā)揮其在模型設(shè)計、數(shù)據(jù)采集、分析預(yù)測、模擬仿真等方面的作用，促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟與實體經(jīng)濟融合發(fā)展。目前其已與各類技術(shù)展開了深度融合與發(fā)展，如5G和人工智能。

1、數(shù)字孿生+5G

隨著數(shù)字孿生技術(shù)的日益成熟，國家和地方政府紛紛將其納入智慧城市頂層設(shè)計框架。5G的應(yīng)用及發(fā)展，使得云和端之間建立了更緊密的連接，更多的數(shù)據(jù)將被采集并集中在一起。海量的數(shù)據(jù)，可以幫助構(gòu)建更強大的數(shù)字孿生體。

數(shù)字孿生是5G賦能產(chǎn)業(yè)鏈上的重要一環(huán)，作為5G衍生應(yīng)用，其可加速物聯(lián)網(wǎng)成型和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)字化。隨著新一代信息技術(shù)與實體經(jīng)濟的加速融合，工業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化演進(jìn)趨勢日益明顯，將催生一批制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型新模式、新業(yè)態(tài)，數(shù)字孿生日趨成為產(chǎn)業(yè)各界研究熱點，未來發(fā)展前景廣闊。

2、數(shù)字孿生+AI

人工智能作為數(shù)字孿生生態(tài)的底層關(guān)鍵技術(shù)之一，其在數(shù)字孿生中發(fā)揮著重要作用。其

通過匹配最佳算法，可在無需數(shù)據(jù)專家的參與下，自動執(zhí)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、分析、融合，對孿生數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，從而生成各類型服務(wù)。

AI的加持，可大幅提升數(shù)字孿生中

數(shù)據(jù)的價值以及各項服務(wù)的響應(yīng)能力和服務(wù)準(zhǔn)確性

。

現(xiàn)階段，除了航空航天領(lǐng)域，AI和數(shù)字孿生的融合還被應(yīng)用于電力、船舶、城市管理、農(nóng)業(yè)、建筑、制造、石油天然氣、健康醫(yī)療、環(huán)境保護等行業(yè)，特別是在智能制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生被認(rèn)為是一種實現(xiàn)制造信息世界與物理世界交互融合的有效手段。

▲來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院整理

數(shù)字孿生技術(shù)以其高效、低成本的優(yōu)勢在智能制造等各領(lǐng)域滲透發(fā)展。越來越多的企業(yè)也在嘗試?yán)脭?shù)字孿生促進(jìn)產(chǎn)品全生命周期管理，為遠(yuǎn)程操控、智慧城市管理、健康監(jiān)測與管理等方面提供了更多可能。

賦能數(shù)智升級，前景亦可期

現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)，數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展時間短，尚處于起步階段。歐美等發(fā)達(dá)國家雖然發(fā)展起步早，但技術(shù)成熟度也不高，未來還有較大的提升空間。

受我國國情需要以及數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展時間較短等因素影響，我國數(shù)字孿生技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域為機械制造、航空航天與國防、能源與公用事業(yè)等。在國家政策及下游需求的帶動下，我國數(shù)字孿生技術(shù)市場規(guī)模出現(xiàn)了較快增長。2014年中國數(shù)字孿生技術(shù)市場規(guī)模約為27億元，2020年增長到約137億元，復(fù)合增長率31.1%。

數(shù)字孿生在不改變原有物理世界的情況下，運用數(shù)字孿生技術(shù)，克隆出與之對應(yīng)的虛擬世界，我們可以在虛擬世界中進(jìn)行各種創(chuàng)新性嘗試與改革，提前在虛擬世界中模擬運行，可大大減少試錯成本，并且可以不斷調(diào)優(yōu)，使得決策更加助力于現(xiàn)實環(huán)境。

據(jù)悉，數(shù)字孿生在相同試驗標(biāo)準(zhǔn)下可節(jié)省約20%左右的時間和40%-45%的研發(fā)成本，其多維度、多領(lǐng)域的虛擬驗證方式令其成為研發(fā)數(shù)字化關(guān)鍵的技術(shù)之一。未來，其將帶來更多高效的應(yīng)用，為行業(yè)數(shù)智升級注入更多動能！

審核編輯黃宇