数字孪生，竟起源于一场差点发生的灾难？-600学习网

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？ 数字双胞胎是目前流行的概念，已经提出了20年；它已经诞生50年了。

这个无名生物在黑暗的角落里休眠了太久，没有人在乎。那么，数字孪生兄弟从诞生到爆发经历了什么？

在本期中，我们将讨论这个数字孪生兄弟的起源。

阿波罗13号

许多年后，当吉姆·洛弗尔回忆起他在阿波罗13号载人登月飞船上遇到的事故时，他仍然有着挥之不去的恐惧。

当时，火箭已经起飞了近56个小时，距离地球约33万公里，正在将阿波罗13号送入月球。一切似乎都在正确的轨道上完美运行。

△ 阿波罗13号，照片来源：维基百科

突然，三名宇航员(包括吉姆·洛威尔)的耳朵里响起了巨大的爆炸声，然后驾驶舱被告的警报灯亮了起来，刺耳的警报响起。

△ 包括吉姆·洛威尔的三名宇航员，照片来源：维基百科

后来，人们发现阿波罗13号起居舱的一个氧气罐爆炸，严重损坏了主推进器，并将对宇航员生命至关重要的氧气泄漏到太空。

由于这一事件，显然不可能登陆月球。

此时，数千名美国国家航空航天局(NASA)地面支持人员在未来三天半内昼夜不停地工作的唯一目标是让飞船上的三名宇航员安全回家。

△ NASA的背景控制中心，图片来源：维基百科

这无疑是一个巨大的挑战。

幸运的是，NASA终于扭转了局面，成功完成了任务，让吉姆·洛维尔和他的同事们在危险中毫发无损地走出了宇宙飞船。

这个令人兴奋的奇迹是怎么发生的？

事实证明，还有一个极其完整的.高精度的模拟系统，用阿波罗13号本体完成。这个庞大的系统由连接在一起的多台计算机组成，包括阿波罗13号的所有核心组件，以及用于训练宇航员和任务控制器的所有任务操作。当然，它还涵盖了各种故障场景的处理流程。

△ 前面的图像是月球舱模拟器，后面的图像是NASA的指令舱模拟器

通过与Jim Lovell和其他宇航员的交流，NASA了解到航天器上的哪些系统正常工作，哪些系统出现故障，并制定了大胆而彻底的返回计划。

从来没有人实践过这个计划，但我们必须确保没有风险。任何事故都意味着灾难。

NASA根据阿波罗13号的质量.重心.推力等参数，将其当前配置状态输入模拟器，然后安排后备宇航员在模拟器上进行操作演练，充分验证每个操作步骤的可行姓。

剩下的工作是令人惊叹和无聊的。航天员严格遵守模拟器上验证后形成的操作说明清单。果然，他们终于成功地返回了地球表面。

△ 阿波罗13号飞行路线图，图片来源：维基百科

毫无疑问，这一辉煌成就的最大贡献者是位于地面机房的模拟器，但它完全准确地再现了阿波罗13号。

多年后，它将有一个更著名的名字：数字孪生。

2010年，NASA在其”建模.仿真.信息技术和处理路线图”中正式提出了数字双胞胎的概念：

△ 数字双胞胎的初始定义，来源：NASA建模仿真信息技术与处理路线图：技术领域11

“数字孪生是对多个物理量和多个空间尺度飞行器或系统的综合仿真。该仿真使用最有效的物理模型.传感器数据更新.飞行历史等来反映相应飞行器的生存状态

△ 数字双胞胎概念的早期模型。图片来源：维基百科

男孩，我们直接将数字双胞胎的概念提前了近十年。这也是迈克尔·格里夫斯博士作为数字双胞胎概念的倡导者在业界广泛传播的原因。

尽管存在许多争议，但根据迈克尔·格里夫斯博士在2006年.2011年.2014年和2016年发表的许多文章，他的产品生命周期管理.信息镜像模型以及以下对数字孪生兄弟的描述客观地奠定了数字孪生子的思想和理论基础。

事实上，如果我们愿意的话，数字双胞胎概念的起源可以追溯到更早的时候。

1991年，美国的大卫·盖伦特(David Gelernter)写了一本书，名为《镜像世界》(Mirror World)，书中已经包含了数字双胞胎的种子。

△ David Gelernter，图片来源：维基百科

2004年，中国研究员王飞跃还发表了一篇题为”并行系统方法与复杂系统的管理和控制”的文章，其中他提出了并行系统的概念，这与数字孪生体非常接近。

△ 王飞跃，图片来源：互联网

因此，我们不必刻意调查谁是数字孪生概念的发明者。毫无疑问，关注这一技术方向可以应用的领域以及可以给我们的生活带来什么样的变化，是更有意义的。

数字双胞胎概念的普及

数字双胞胎本质上不是一种技术，而是一种解决复杂问题的方法：在设备或系统的基础上创建数字”克隆”；克隆是对”本体”的高精度模拟，可以实时与”本体”保持数据同步；因此，可以在克隆上验证要对本体执行的任何操作，以确保该方案是可行的。

△ 数字双胞胎在工业制造中的应用，图片来源：网络

也就是说，数字双胞胎的奥秘在于以”容忍”克隆作为实验对象，以获得复杂问题的最优解决方案，从而避免不合理的决策危及”脆弱”本体。

自2017年以来，Gartner将数字孪生兄弟纳入其”超级周期”，随后进入公众视野，并迎来了快速增长。

目前，Digital Twin已广泛应用于工业制造.智能城市.基础设施项目等领域，并不断泛滥。它不断渗透到我们的主要业务：通信行业。

至于数字双胞胎在交流中扮演的角涩，我们下次再讨论。

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来源：物联网媒体