50年前，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）將其太空艙的全尺寸模型放在手邊，以幫助診斷太空中真實(shí)太空艙的問(wèn)題，并幫助找到解決問(wèn)題的方法。

這與數(shù)字孿生的想法非常相似。然而，數(shù)字孿生模型不是建立太空艙或任何其他物理實(shí)體的物理模型，而是對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行精確的數(shù)字模擬。

數(shù)字孿生的功能

在很多方面，數(shù)字孿生與虛擬機(jī)相似，因?yàn)樗且粋€(gè)數(shù)字實(shí)體，旨在模仿物理對(duì)象的工作方式。但是，虛擬機(jī)是被設(shè)計(jì)用來(lái)替代真實(shí)的物理計(jì)算機(jī)的。對(duì)比之下，數(shù)字孿生被設(shè)計(jì)用來(lái)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，但最終目的是將從數(shù)字孿生中獲得的任何見(jiàn)解用于其物理對(duì)象。

一個(gè)很好的例子是使用汽車(chē)的數(shù)字孿生和數(shù)字碰撞測(cè)試假人。汽車(chē)設(shè)計(jì)師可以在很多不同的碰撞場(chǎng)景中運(yùn)行汽車(chē)和一個(gè)或多個(gè)假人的數(shù)字孿生，并使用這些碰撞數(shù)據(jù)，最終目的是改善真實(shí)汽車(chē)的安全性。

數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)

創(chuàng)建太空艙、汽車(chē)碰撞測(cè)試的數(shù)字孿生是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作，涉及研究這些項(xiàng)目的物理特性，然后開(kāi)發(fā)一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)描述它們及其行為。

但對(duì)IoT相關(guān)人員來(lái)說(shuō)，好消息是，所討論的“事物”通常是相對(duì)簡(jiǎn)單的傳感器，與太空艙或汽車(chē)這樣復(fù)雜的東西對(duì)比，這些傳感器的數(shù)學(xué)建模要簡(jiǎn)單多了。

這意味著創(chuàng)建多種類(lèi)型IoT設(shè)備的數(shù)字孿生相對(duì)簡(jiǎn)單、快速，而且至關(guān)重要的是，成本低廉。

很多IoT環(huán)境由大量簡(jiǎn)單的相同設(shè)備組成的，例如貨柜中的溫度或濕度傳感器，或車(chē)輛中的 GPS 單元。這意味著一旦創(chuàng)建了設(shè)備的數(shù)字孿生，并向它們提供數(shù)據(jù)，就可以創(chuàng)建大量這些設(shè)備協(xié)同工作的模擬。這可以是“人造”數(shù)據(jù)，也可以是現(xiàn)有物理設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)。

正如我們將看到的，這對(duì)大規(guī)模IoT部署和管理的影響是巨大的。

原型設(shè)計(jì)

在IoT項(xiàng)目的開(kāi)始，數(shù)字孿生可以用作設(shè)備原型，以幫助微調(diào)設(shè)備本身及其固件、加密系統(tǒng)和其他軟件的精確設(shè)計(jì)。

一旦該過(guò)程完成，可以使用數(shù)字孿生來(lái)幫助優(yōu)化設(shè)備的部署，方法是測(cè)試實(shí)際需要多少設(shè)備，它們應(yīng)該放置在哪里，以及它們應(yīng)該如何通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)連接到數(shù)據(jù)收集中心。

測(cè)試更新和更改

一旦部署了大量設(shè)備，數(shù)字孿生也可用于測(cè)試固件和其他軟件補(bǔ)丁以及更新，然后再通過(guò)無(wú)線方式將它們發(fā)送給物理對(duì)應(yīng)方。當(dāng)對(duì)設(shè)備相互交互的方式進(jìn)行更改時(shí)，這可能特別有用，因?yàn)榇笠?guī)模模擬允許開(kāi)發(fā)人員在大規(guī)模部署補(bǔ)丁和更新之前查看結(jié)果。

數(shù)字孿生的價(jià)值

數(shù)字孿生特別適合IoT部署，因?yàn)镮oT設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，而且數(shù)字孿生可以以很少或沒(méi)有成本進(jìn)行復(fù)制。認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，Gartner預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，數(shù)字孿生將為“數(shù)十億事物”而存在。

Gartner副總裁David Cearley表示，數(shù)字孿生對(duì)部署IoT的組織帶來(lái)的好處是驚人的。他總結(jié)道:“在維護(hù)、維修和運(yùn)營(yíng)以及優(yōu)化IoT資產(chǎn)性能方面，可以帶來(lái)數(shù)十億美元的節(jié)省”。