下面讓我們介紹一下一個在產業界如火如荼，但公眾還十分陌生的概念：數字孿生（DigitalTwin）。在解答這個晦澀難懂的概念前，我首先聯想到了一個人，原蘇聯知名的昆蟲學家、數學家和哲學家——柳比歇夫。在26歲那年，他獨創了一種“時間統計法”，可以通過記錄每一天做的每件事情所花費的時間，經過統計分析，進行每月小結和年終總結，由此來改善工作方法，計劃未來事務，進而提升對時間的利用效率。
這個“時間統計法”，他沿用了56年，直至逝世。那么，他的學術成果呢？著實十分驚人，一生發布了七十多部專著。但他并不是一個整天鉆進書齋里的老學究，從那本《奇特的一生》中，可以發現他的業余時間十分充裕，甚至于每一天只需工作幾個小時，他還能完成大量的社交、旅行還有休閑。
講到這里，我們可能會覺得十分慚愧。言歸正傳，這里講到柳比歇夫和他的“時間統計法”，是因為這個方法跟下面要講的“數字孿生”十分相似。他幾乎忠實的記錄了每一天所有事物的時間，精確到多少時長。這就猶如在日記本上完全復刻了一個柳比歇夫的數字分身。讓我們通過觀看他的這本時間筆記，就能知道他這一生做了哪些事情。
如果再將這些記錄輸入電腦，做出數據表格，打上各種標簽，我們就可以對其完成的各類事情進行精準的分類統計和分析。如此這般，我們就能建立一個更多維度的柳比歇夫。仔細想一想這個辦法用在我們身上，是不是也可能產生“奇跡”。不過，“數字孿生”的野心更大，其想實現的是對整個物理世界的完整的數字映射。
1、數字孿生：為物理世界“復制”一個虛擬數字分身
“數字孿生”（DigitalTwin）這個概念正式提出是在NASA的2010年的一份技術報告當中，那時候給出的一個狹窄定義是“集成了多物理量、多尺度、多概率的系統或飛行器仿真過程”，接下來，“數字孿生”概念和相關技術主要應用在航空航天領域的飛行器健康管理，包括像機身設計與維修，飛行器能力評估，飛行器故障預測等應用當中。
不過，“孿生”的概念在二十世紀六十年代就已經出現，那時候美國NASA在“阿波羅計劃”中，創建了兩個完全相同的航天飛行器，其中一個發射到太空執行任務，另一個留在地球上用來反映太空中航天器在任務期間的工作狀態，進而協助工程師分析處理太空中出現的緊急事件。此時，兩個航天器都是真實存在的物理實體，也就是還未形成“數字孿生”的概念。
到2003年左右，美國密歇根大學教授Grieves首次在“產品的全生命周期管理”課程上提出了“數字孿生”的構想，只是當時將之稱為“ConceptualIdealforProductLifecycleManagement”，PLM的主要構想便是在虛擬空間創建一套數字模型，可以與物理實體進行交互映射，完整描述物理實體全生命周期的運行軌跡。
現如今，伴隨著數字化技術在消費互聯網和產業互聯網的深層次應用，“數字孿生”概念和技術獲得了更加廣泛地推廣和應用。在2019年，“數字孿生”這一術語已經被Gartner列入2019年十大戰略性技術趨勢之一。
如何來解釋“數字孿生”概念呢？從國際標準化組織的定義來看，數字孿生是具備數據連接的特殊物理實體或過程的數字化表述，該數據連接可以保證物理狀態和虛擬狀態之間的同速率收斂，并提供物理實體或流程過程的整個生命周期的集成視圖，有益于提升整體性能。
簡單來說，便是針對于物理世界的實體，利用數字化手段創建一個數字世界中的“完整分身”，能夠和物理實體保持實時的交互聯接，憑借歷史數據、實時數據以及算法模型等，通過模擬、驗證、預測、控制物理實體全生命周期過程，實現對物理實體的了解、分析和提升。從上述定義可以看到，數字孿生所具備的特征，包含：
1）互操作性，即數字孿生中的物理實體和數字空間的虛擬實體能夠雙向映射、動態交互和實時連接。
2）可擴展性，即數字孿生技術具備集成、添加和替換的能力，能夠針對多尺度、多物理、多層級的數字模型內容進行擴展。
3）實時性，即數字化虛擬實體可對物理實體進行隨時間軸變化而進行實時狀態的數字表征。
4）保真性，即數字化虛擬實體與物理實體保持在樣態、狀態、相態和時態上的高度仿真。
5）閉環性，即數字化虛擬實體可以表述物理實體的可視化模型和內在機理，以便于對物理實體狀態數據進行監控、分析、推理、優化工藝參數和運行參數，實現決策功能，形成閉環性。
2、“萬物皆數據”：無處不及的數字孿生應用場景
現階段，在海內外錯綜復雜的經濟政治格局下，數字經濟在促進經濟發展，提升 勞動生產率，打造新市場和產業新突破點，實現包容性增長和可持續增長等諸多方面都在發揮著重要的功效。根據最新數據，2019年數字經濟占據我國GDP的比重已經達到36.2%，數字經濟增加值規模達到35.8萬億元。
數字孿生做為數字經濟之中一項關鍵技術和高效能工具，可以有效的發揮其在設計模型、數據采集、分析預測、仿真模擬等方面的功效，助力推動產業數字化，促進數字經濟與實體經濟融合發展。
現如今，歸功于物聯網、大數據、云計算、人工智能等全新一代信息技術的快速發展，數字孿生在各領域獲得愈來愈廣泛的應用實施。
3、支撐萬億規模的市場變革：數字孿生的未來產業圖譜
數字孿生的產業版圖可以從其技術生態系統的圖譜來了解，行業報告將數字孿生區分為“基礎支撐”、“數據互動”、“模型創建”、“仿真分析”、“共性應用”、“行業應用”6大核心模塊，匹配從設備、數據到行業應用的全生命周期。
現階段，海內外重點廠商主要有建模業務、仿真業務、平臺業務、行業服務業務四大類。
在基礎支撐層面，主要是可以創建數字孿生基礎的物聯網終端提供芯片、傳感器業務等廠商。目前而言現如今全球所有芯片巨頭都將物聯網芯片做為未來的重點戰場，物聯網傳感器也是眾多美國、日本、德國半導體公司爭奪的重點市場。另外像監控設備這樣的邊緣設備，我國的企業具有比較強的優勢。
在數據互動層，數字孿生的創建需要通過軟件定義的工具和平臺提供支持，現階段這些工具和平臺主要都掌控在國際的軟件巨頭手中，比如Bentley的iTwinService，ANSYS的TwinBuilder，微軟的Azure，達索的3DExperience等。
在仿真分析層，為數字化模型中加入物理規律和機理的計算、分析等能力，必須使用到仿真軟件，包含像CAD、EDA等工業仿真軟件和像交通、物流領域的復雜系統仿真軟件。現階段我國在仿真軟件的國產化上，還沒法達到國外一線產品的水平。
在模型構建層，在我們國家主要進行數字化建模服務的企業以國有測繪企業為主，市場規模現階段達到數百億，但提供測繪數據服務的軟件仍以采購國外軟件為主。
在共性應用層，也同樣依靠國外主流的這幾家軟件工具和平臺提供支持，雖然現階段還欠缺融合數字孿生綜合功能需求的一體化平臺出現，但是不同行業、應用場景的界限正在打通。
在支撐技術層，面向云計算、人工智能、邊緣計算、安全等技術領域的企業都在從其自身優勢領域切入數字孿生的產業布局中。
在行業應用層，匯聚了數千家海內外企業，針對各行業需求的數字孿生技術，提供包含像智慧城市、交通、水利、工程、工業生產、能源、自動駕駛、公共應急等領域的各類應用服務，有些行業市場規模都普遍超千億，智慧城市更是一個綜合規模上萬億的巨無霸市場。
總體上，仍然是具有基礎軟件平臺的企業有先發優勢和實力，而像國內的一些制造企業也在積極部署數字孿生系統，開始推動這一惠及萬億規模產業變革的新藍海。
根據Gartner的研究，截至2019年1月進行物聯網建設的企業中，已經有13%的企業實施了數字孿生項目，還有62%的企業正在實施或者有計劃實施。不論是數字孿生的產學研生態，還是在各行業中的產業應用，數字孿生正在全面開花，成為無論是產業互聯網還是新基建等宏觀布局中重要的技術支撐。
也是在2019年初，凱文·凱利在《連線》雜志發文，提出“鏡像世界”的概念。他把“鏡像世界”當作互聯網歷史上第三次劃時代意義的的技術平臺，第一次是PC上將信息數字化的萬維網，第二次是移動時代將人類數字化的社交媒體，第三次便是將整個世界數字化的“鏡像世界”。
由此來看，凱文·凱利的“鏡像世界”，更多是站在公眾角度對于“數字孿生”概念的一次演繹，而數字孿生本身便是推動這場“鏡像世界”加速來臨的底層力量。