数字孪生的应用与发展小到一颗螺丝

小到一颗螺丝，大到一座城市，数字孪生即将给我们的生活带来一场革命性的巨变。
在《失控玩家》这部电影中，人类可以在数字的虚拟世界中娱乐、工作，甚至恋爱。电影所描述的这些场景算数字孪生吗？

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电影《失控玩家》剧照|豆瓣电影
广义来讲，这个电影中描述的场景也算数字孪生的应用。在学术研究或者从工业应用中，数字孪生则是一种技术，或者偏信息类的概念。
以人为例：数字孪生技术可以根据人类从出生到成长过程中的所有数据，以及其父母的遗传病史等信息建立数字虚拟模型，这个数字模型就相当于人体的数字双胞胎，它可以帮助判断、推演人体未来的健康状况，进而提前干预。数字孪生人具有与人共生的特点，也就是数字孪生中的数字模型，应该与其对应实际人的全生命周期相映射，与人体的各项变化同步更新。

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数字孪生技术可以作为人的数字虚拟模型|Pixabay
数字孪生人技术的目的，并不是在虚拟世界中制造“新人类” ，而是利用数字孪生技术向人类提供一些辅助。例如辅助用户进行健康体检、辅助医生进行个性化术前演练、帮助运动员分析如何将动作训练得更完美等。 2020年3月20日，牛津大学发表了一篇关于数字孪生在心脏病学理疗方面的论文，该论文表明通过监测、记录心脏的数据，建立心脏的数据模型，在做心脏手术之前，提前在数字孪生心脏上进行预演，制定手术方案，可以提高手术的安全性和准确性。
数字孪生是借助信息技术，刻画一个跟现实世界实体高度逼真的数字孪生模型，或称为数字孪生体。换言之，数字孪生也就是通过给一个物理对象建立数字化的模型，实现物理对象与数字模型之间数据和信息的交互、联系与反馈的技术。
2002年，美国的迈克尔·格里弗斯博士提出用计算机建立一个跟实物完全相同的模型，这是数字孪生概念最早的雏形。
2010年，美国国家航空航天局利用数字孪生技术极大的降低了航天器的研发成本。波音公司的777客机也是利用数字孪生技术的初期技术开发设计的典型实例。
波音777客机的整个研发过程没有使用过任何的图纸模型，所涉及的300多万个零部件完全依靠数字孪生技术进行模拟、实验。据报道，该技术帮助波音公司减少了50%的返工量，有效缩短了40%的研发周期。根据有关信息研究机构分析，未来1-2年之内，全世界超过50%的大型工厂将会使用数字孪生技术，并提高近10%的生产效率。

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波音777客机研发中应用了数字孪生模型|Pixabay
这些成功案例验证了数字孪生技术的先进性，推动了数字孪生技术的发展。
如今，数字孪生技术已经在国内备受关注，并开始落地生根，但其发展过程可谓是十年磨一剑。
北京航天航空大学陶飞教授的团队是国内最早一批研究数字孪生技术的学者。到2021年为止，陶飞教授所带领的数字孪生技术团队已经走过了十余年的时光，从理论探索，到技术的攻关，再到实际应用案例的部署和研发，每一步都有一段故事。

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陶飞教授在2020年的第四届数字孪生与智能制造服务学术会议|北京航空航天大学