一、數字孿生參與物聯網應用
數字孿生定義為一種軟件設計模式——以數字化方式拷貝一個物理目標，模擬目標在真實環境中的行為，對產品、制造過程甚至是整個工廠進行虛擬仿真——目的是掌握資產的狀態，響應變化，改善業務運營和提升價值。
1、數字孿生為諸多大企業服務
企業實施物聯網的一個主要因素是，他們的數字孿生服務于企業內外的不同生態圈與行業分支。54%的受訪人表示雖說他們的大多數數字孿生只為一個分支服務，但有時會應用與多個分支;近三分之一的受訪人表示，他們的大部分或全部數字孿生都服務于多個分支和環節。比如說，互聯網汽車數字孿生的選區可以包括制造商、客戶服務提供商和保險公司，每一個都需要不同的物聯網數據。
2、數字孿生往往互相融合
當一個組織部署了多個數字孿生時，集成化它們可能是更有意義的。比如說，在具備物聯網連接的工業閥門、泵和發電機的發電廠中，每一個設備都有數字孿生的作用，以及復合型的數字孿生，它可以在整個設備中匯總物聯網數據，以深入分析整體運轉狀況。
數字孿生提供了與工業部門中運用的物理組件相對應的虛擬目標。比如說，制造汽車的機器人手臂可以運用數字孿生進行監控，數字孿生搜集相關機械手臂操作的數據，并提供有關需要定期維護或更換的組件的信息。數字孿生可以使預測性維護更為容易，并提供有價值的可視化功能以提升效率。
現如今，基本上任何制造商都可以從支持傳感器和連接IoT的機器及設備搜集生產數據，并將數據與基于云的機器學習和熟悉的CAD可視化系統融合起來，以數字化方式為物理目標構建虛擬模型，來模擬其在真實環境中的行為，并通過構建整合制造流程的數字孿生生產系統，實現從產品設計、生產計劃到制造執行的全流程數字化。數字孿生將真實與虛擬世界無縫連接，全流程賦能制造業，助力制造業數字化智能化轉型。
雖然這種設置比較復雜，但61%已經實施數字孿生的公司已經將至少一對數字孿生互相集成化，甚至更多——74%尚未集成化數字孿生的組織則將在未來5年內集成化。然而，這個結果也意味著39%的受訪人尚未整合任何數字孿生應用;其中，26%的人仍然不打算在5年內這樣做。
二、數字孿生的提出源于工業4.0
工業互聯網的基礎模型和技術依托于數字孿生體（DigitalTwin），雖說這個概念產生于軍事領域，但很快獲得了領先工業企業的認可，并投入大量資源做研究，這其中，美國通用電氣和德國西門子最為積極。從可以尋找到的書面證據來看，2011年3月美國空軍研究實驗室（AFRL，AirForceResearchLaboratory）做的一次演講，明確提到了數字孿生體，是最早的提出機構。
據有限的資料表明，美國國家航空航天局（NASA，NationalAeronauticsandSpaceAdministration）也在同時期開始關注數字孿生體，但后續對數字孿生體體系的創建貢獻并不是很多，反倒是美國國防部馬上意識到數字孿生體是極具價值的工程工具，值得全面研發。與此同時，美國通用電氣在為美國國防部提供F-35聯合攻擊機解決方案的時候，也發覺數字孿生體是工業數字化過程中的有效工程工具，并開始運用數字孿生體去創建工業互聯網體系。
三、探索數字孿生“城市大腦”
阿里云研究中心發表了《城市大腦探索“數字孿生城市”白皮書》，白皮書里特別提到，人類文明史上，每次科技大爆發都會重新決定全球城市的經濟排名。未來，城市的數據資源會成為城市發展的戰略性資源，甚至于比土地資源更重要。計算能力會成為城市新的發展動力，城市擁有的計算力總量甚至于會決定城市發展的排名與潛力。
1、技術層面歸納解析
數字孿生城市建設依托云、網、端為主要構成的技術生態體系，端側產生城市全域感知，深層次描繪城市體征狀態。網側產生泛在高速網絡，提供毫秒級時延的雙向數據傳輸，打下了智能交互基礎。云側產生普惠智能計算，以大范圍、多尺度、長周期、智能化實現城市決策和控制。
與工業領域數字孿生創建模式類似，數字孿生城市是在更大范圍、更多場景下，整合全域感知、歷史累積、運行監測等多元異構數據，集成多科學、多尺度的仿真過程，集成指揮調度、運行決策、民生服務等智慧應用，一同創建與現實城市共同生存、虛實交融的復雜巨系統，反應現實城市運行全流程。
數字孿生城市，以全域數字化標識和一體化感知檢測為數據孿生基礎，以全域全景的數據資源、高性能的協同計算、深度學習的機器智能平臺為城市信息中樞，以數字孿生模型平臺為城市運行信息集成化展示載體，操縱城市治理、民生服務、產業發展等各系統協同運轉，形成一種自我優化的智能運行模式，實現“全域立體感知、萬物可信互聯、泛在普惠計算、智能定義一切、數據驅動決策”。
（1）全域端數字化標識
數字化標識是萬物互聯的基礎，是數字孿生城市創建的前提條件，是數字化空間中用于區別實體身份的基礎信息。數字孿生模式下，是一個實現物理世界與數字化世界的完全對應、融合和演變，并驅動整個世界數字化、智能化的過程，為了更好地給城市創建精確的數字孿生模型，實現數字化與實體的精準匹配，在城市范圍內所有的終端具備唯一全局身份標識。
（2）一體化感知和監測體系
一體化感知檢測體系是萬物感知、萬物互聯、萬物智能的通道和入口，是數字孿生城市實現物理世界到虛擬世界的轉換的連接器。一體化感知和監測體系包括感知設備、感知網絡和感知平臺，設備層提供各類智能終端具備物聯網感知模塊，成為了設備數據源；網絡層構建極速傳輸網絡，為城市各類傳感設備提供更廣闊的網絡覆蓋，使感知數據從設備層傳輸到平臺層；平臺層匯聚所有的感知數據，為城市大數據分析提供支撐。
（3）高性能協同計算能力
在數字孿生城市模式下，城市實現高度數字化，同時形成海量數據資源，高性能的協同計算將提供算力支撐，主要包括數據處理中心和邊緣計算中心，在城市所有的網絡節點按照需求部署云計算和邊緣計算設施，為孿生數據城市提供運行決策。
（4）實時映射的孿生模型平臺
實時映射的孿生模型平臺是創建數字孿生城市綜合信息載體平臺，是城市統一“展示窗口”“決策中心”。通過加載全域全景的數據資源創建城市多維數據空間，運用GIS系統實現城市從地下到地上地理信息的數字化，運用BIM和CIM模型創建城市三維數據空間畫像，同時整合城市遙感、北斗導航、地理測繪信息、智能建筑等城市空間數據，在數字化空間模型仿真組建虛實映射的數字孿生城市模型。
2、數字孿生在智慧城市中的應用
（1）城市大腦智能仿真控制交通
城市大腦對遍及全城的交通傳感器、視頻感知參數、公交車出租車、互聯網導航的數據進行多源融合，構成圍繞交通量、擁堵指數、主干道速度、快速路速度、安全指數的五大“生命體征指標體系”，不同類別的數據間取長補短、交叉驗證，協助交管部門擺脫“霧里看花”、“盲人摸象”的困局，交通管理部門在切實可靠的實時數據基礎上，實時監測預警，快速執行“手術刀式”精準治理，避免牽一發動全身的連鎖反應。此外，在豐富的歷史數據基礎上，城市大腦可以協助交管部門通過數據洞察早晚高峰期的民眾主要通勤線路，進而優先確保“通勤大動脈”的出行效率，并通過城市大腦“公眾服務板塊”向各類公開渠道（例如高德）發布擁堵、引導消息，指引民眾選擇效率更高的通勤線路，減輕大面積交通沖突，提升全區域綜合效率。
（2）城市警情自動監控
“全城感知”升級，以機器視覺、互聯網/物聯網數據分析替代交警巡邏，監測交通事件。交通數據中臺廣泛連接、共享分析四類城市大數據源：(1)高德等互聯網實時交通數據，作為決策基礎；(2)路面視頻的數據，匯聚不同廠商攝像頭全量視頻；(3)路口地下線圈的數據；(4)交警機構的卡口等數據。打穿政府部門間的數據孤島、系統孤島、決策孤島，實現從“單點感知”到“全面感知”，從識別車牌到識別路面萬物的智能進化，ET城市大腦中的“天曜”產品好比一個“眼觀六路，耳聽八方，運籌帷幄于千里之外”的虛擬交警，用全城路網上24小時在線、360o觀測的球機監控替代一線警力巡邏，實時報警全城交通事故，20秒內識別出汽車走快車道、摩托車上高架、行人橫穿馬路等全部交通違法行為，甚至發現案例高發路口的不合理交通規則進行優化，不增加任何外場設備，在復雜社會環境中實現精準布警、警力資源的可再生式發展。
（3）全生命周期式智慧醫療服務
數字孿生城市模式下，整合智能可穿戴設備、醫療設備采集健康數據、電子病歷等各類人健康的數據，形成完備的個人醫療健康檔案。患者的病虛擬病例及各項數據同步到云端，實現院際間、區域間、國際間的數據互通共享，打通遠程會診的通道，患者通過遠程醫療協同平臺，可以在虛擬醫院中實現在線掛號、遠程診斷，使就醫時間更便捷，也減輕了醫院壓力。