50年前，美國國家航空航天局（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太空艙的問題，并幫助找到解決問題的方法。

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體的物理模型，而是對物理實體進行精確的數(shù)字模擬。

數(shù)字孿生的功能

在許多方面，數(shù)字孿生與虛擬機相似，因為它是一個數(shù)字實體，旨在模仿物理對象的工作方式。但是，虛擬機是被設計用來替代真實的物理計算機的。相比之下，數(shù)字孿生被設計用來測試和實驗，但最終目的是將從數(shù)字孿生中獲得的任何見解用于其物理對象。

一個很好的例子是使用汽車的數(shù)字孿生和數(shù)字碰撞測試假人。汽車設計師可以在許多不同的碰撞場景中運行汽車和一個或多個假人的數(shù)字孿生，并使用這些碰撞數(shù)據(jù)，最終目的是改善真實汽車的安全性。

數(shù)字孿生和物聯(lián)網(wǎng)

創(chuàng)建太空艙、汽車碰撞測試的數(shù)字孿生是一項極其復雜的工作，涉及研究這些項目的物理特性，然后開發(fā)一個精確的數(shù)學模型來描述它們及其行為。

但對物聯(lián)網(wǎng)相關人員來說，好消息是，所討論的“事物”通常是相對簡單的傳感器，與太空艙或汽車這樣復雜的東西相比，這些傳感器的數(shù)學建模要簡單多了。

這意味著創(chuàng)建多種類型物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)字孿生相對簡單、快速，而且至關重要的是，成本低廉。

許多物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境由大量簡單的相同設備組成的，例如貨柜中的溫度或濕度傳感器，或車輛中的 GPS 單元。這意味著一旦創(chuàng)建了設備的數(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)有物理設備接收到的數(shù)據(jù)。

正如我們將看到的，這對大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署和管理的影響是巨大的。

原型設計

在物聯(lián)網(wǎng)項目的開始，數(shù)字孿生可以用作設備原型，以幫助微調(diào)設備本身及其固件、加密系統(tǒng)和其他軟件的精確設計。

一旦該過程完成，可以使用數(shù)字孿生來幫助優(yōu)化設備的部署，方法是測試實際需要多少設備，它們應該放置在哪里，以及它們應該如何通過各種網(wǎng)絡連接到數(shù)據(jù)收集中心。

測試更新和更改

一旦部署了大量設備，數(shù)字孿生也可用于測試固件和其他軟件補丁以及更新，然后再通過無線方式將它們發(fā)送給物理對應方。當對設備相互交互的方式進行更改時，這可能特別有用，因為大規(guī)模模擬允許開發(fā)人員在大規(guī)模部署補丁和更新之前查看結果。

數(shù)字孿生的價值

數(shù)字孿生特別適合物聯(lián)網(wǎng)部署，因為物聯(lián)網(wǎng)設備相對簡單，而且數(shù)字孿生可以以很少或沒有成本進行復制。認識到這一點，Gartner預測，在不久的將來，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)字孿生對部署物聯(lián)網(wǎng)的組織帶來的好處是驚人的。他總結道:“在維護、維修和運營以及優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)性能方面，可以帶來數(shù)十億美元的節(jié)省”。