如果你使用 3D 模型及其資料，你可能聽說過“數字孿生”是一種潛在的分析和最佳化解決方案。但究竟什麼是數字孿生?

數字孿生的定義

數字孿生這個詞最近幾年應該經常會看到，但相信很多朋友對數字孿生的意義不甚瞭解。那麼究竟什麼是數字孿生?它會對我們的生產生活帶來什麼樣的改變?它的未來會是什麼樣呢?

今天的【數維圖研究院】專欄就為大家科普科普，一起來漲知識吧!

數字孿生的官方定義：數字孿生 (Digital Twin)是以數字化方式建立物理實體的虛擬模型，藉助資料模擬物理實體在現實環境中的行為。

可能很多朋友看了這個解釋更迷糊了。

從最簡單的定義來看，數字孿生是物理實體的 3D 模型，3D 模型的動畫由真實實體的實時資料驅動。

其實，用最直白的一句話簡單概括就是：數字孿生就是在一個裝置或系統的基礎上，創造了一個數字版的“克隆體”。就好比現實世界的你擁有了一個數字世界的 “孿生兄弟”， 你倆完美同步，數字世界的他甚至會比你更快地看待未來世界，提前告訴你未來會發生什麼，如何應對。是否瞬間get了數字孿生的核心意義呢?

也許你會說，那數字孿生有什麼用呢?

數字孿生體最大的特點在於：它是對實體物件的動態模擬。也就是說，數字孿生體是會“動”的。而且，數字孿生體不是隨便亂“動”。它“動”的依據，來自本體的物理設計模型，還有本體上面感測器反饋的資料，以及本體執行的歷史資料。說白了，本體的實時狀態，還有外界環境條件，都會復現到“孿生體”身上。

我們來舉個例子：假設老闆要求你最佳化工廠的裝配線，看看是否可以減少製造時間或成本。作為第一步，你需要構建一個工廠的 3D 模型，其中包括生產中涉及的所有內容——包括生產裝置、原材料、傳送帶、叉車、手推車，甚至是人員。然後，在物理工廠本身中，你需要配置機器向你傳送有關其操作的實時資料，例如完成一個週期的時長。

接下來，你需要用像 Sovit3D一樣的視覺化開發平臺設計一個軟體介面來處理實時資料並實時更新 3D 模型。現在，你可以在計算機螢幕中看到工廠的最新資訊。還可以透過數學模型和工具進一步分析捕獲的資料。

數字孿生應用價值

看到這裡，是不是對數字孿生有了一個初步認識，接下來切回科普頻道，數字孿生連線起了物理世界和資訊世界，在現實場景各行各業中已經具有了實現和推廣應用的巨大潛力，那麼它的實際應用意義和價值究竟體現在哪呢?

視覺化

視覺化是數字孿生技術價值最基礎的體現。透過感知採集到的資料，對物理實體進行動態監測和即時描述，相比於其它視覺化手段，數字孿生更容易獲取資訊，並且更容易從遠處進行解釋。

高效分析

結合模擬技術的數字孿生可以提供比如物件內部生成的資訊或物件綜合質效評價資訊，這可以用作現有產品的故障排除工具，有助於後期效能的最佳化改進。

資料追蹤

數字孿生技術可以使用測量或推導的資料進行原因或發展方向的診斷，記錄並分析實時資料，實現視覺化流式資料追蹤。

預測未來

數字孿生模型可以揭示各類要素之間的複雜關係，甚至預測物理實體可能的未來狀態，為輔助物理實體管理者決策提供有力資料支撐。

數字孿生應用案例

自概念提出以來，數字孿生技術在不斷地快速演化，無論是對產品的設計、製造還是服務，都產生了巨大的推動作用。而數字孿生不論是在城市建設管理，還是工業化建設等不同行業的深度推廣應用，都帶來了無限可能性。一起來看看數字孿生技術有哪些創新應用案例吧。

智慧城市

近年來在城市建設的過程中，CIM透過BIM、三維GIS、大資料、雲端計算、物聯網(IoT)、智慧化等先進數字技術，同步形成與實體城市“孿生”的數字城市，實現城市從規劃、建設到管理的全過程、全要素、全方位的數字化、線上化和智慧化，改變城市面貌，重塑城市基礎設施。

數字孿生城市為城市治理帶來新變革。由模型疊加資料構建的數字孿生城市，在支撐城市治理方面有幾個得天獨厚的優勢：一是提供全景視角、城市多維度觀測和全量資料分析，對城市發展態勢提前推演預判，以資料驅動決策，以模擬驗證決策，線上線下虛實迭代，促使資源和能力的最優配置，促進科學決策;二是增進精細管理，360 度無死角監控檢測，陸海空全方位立體感知，城市治理能夠運籌帷幄之中而決勝千里之外;三是提供協同手段，突發事件應急反應，全域協調聯動，就近排程資源。下面將數字孿生在智慧城市建設中的一些場景做一些構想：

數字孿生最佳化交通出行。透過將物理世界中複雜的交通系統，使用雲端計算、物聯網、人工智慧、大資料、實景三維、語義化等技術進行復制，構建可被機器理解的數字孿生交通環境，融合多源異構的交通實時資料，構建交通訊息知識圖譜，對交通時空大資料進行挖掘、分析及展示，從而實現對交通的監測預警、應急處理以及擁堵治理等功能。

數字孿生助力智慧駕駛發展。透過數字孿生實現對道路、地形、交通流、交通標誌、光線、天氣等的高精度模擬。利用高度逼真、場景豐富的模擬平臺，基於真實道路資料、智慧模型資料和案例場景資料對自動駕駛車輛進行測試和訓練，能夠提升智慧駕駛的決策執行力和安全穩定性，加速無人駕駛更加安全地落地推廣和普及。

數字孿生讓應急演練更模擬。利用數字孿生技術以及虛擬現實技術，可以給使用者模擬一個真實發生的突發災難場景，並能快速還原事故現場，例如火災、暴雪、地震、泥石流等事件，讓使用者猶如身臨其境，更加生動地體驗在緊急事件發生時每個行動所帶來的後果。

作為新型智慧城市建設的一種新理念、新模式，以CIM為核心技術的數字孿生城市正帶動著巨大的產業資源和智力資源參與形成城市級的創新平臺。

數字孿生如何實現

實現數字孿生看似是個複雜的過程，但其實，城市、園區、港口、工廠...，這些行業應用都可以透過視覺化平臺完成，不需要非常高的程式設計門檻，即使是非程式設計師也可以完成。Sovit3D數字孿生視覺化開發平臺有多種行業的場景底板及3D模型庫，藉由簡單的拖拽即可搭建所需的三維場景。此外，Sovit3D平臺還可以繫結多源資料，以此來驅動3D模型的動畫效果，還原真實的物理場景。

除了智慧城市領域之外，智慧醫療、智慧校園、智慧園區、智慧物流、智慧農業、智慧社群以及安全應急等眾多行業領域都在大力發展數字孿生技術，數字孿生應用場景非常廣闊。相信在不久的未來，數字孿生將在各行各業探索出超乎想象的可能性，讓我們一起拭目以待吧!

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編輯：數維圖（SovitJS）

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數字孿生3D視覺化開發平臺

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