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什么是数字孪生呢?科幻著作《三体》就很好地解释了数字孪生。这部小说中存在着一个“三体游戏”，该游戏利用数字空间重现了三体星球的实际环境，也复刻了真实三体星球的物理属性。这样一个虚拟的游戏世界即可看作三体星球的数字孪生模型。主角汪淼可以通过穿戴人机交互设备连接并进入虚拟的三体星球空间，在游戏世界中创建自己的数字镜像。该数字镜像拥有与汪淼完全相同的外形、行为和感知能力，而且两者的状态是实时互通的。也就是说，游戏中数字镜像所遭受的寒冷、疼痛和劳累等感觉，也会实时传递到汪淼本人身上。这样，汪淼可以通过游戏中的数字镜像，感同身受地行走在三体星球，亲临”乱纪元的混沌、压迫和危险，也可以“亲自”与游戏中的知名人物的数字镜像互动。
此外，在三体世界的数字孪生模型中所做的选择，都可能触发这个世界的未来走向。在游戏世界中所发生的一切，都遵循于现实世界，可在其中对未来进行推演。
科幻电影《钢铁侠》中的钢铁战甲和智能系统“贾维斯”具备了一个数字孪生系统的五大核心要素。钢铁战甲是物理实体，“贾维斯”内置的战甲模型则是对应的虚拟实体，通常称之为“数字孪生模型”或“数字孪生体”。钢铁战甲的损坏程度、飞行速度、能源剩余量等数据，统称为孪生数据。“贾维斯”对数据进行分析、处理和挖掘，提供战斗建议、飞行轨迹规划、能源预警等战斗辅助服务，这些服务功能以决策数据、图表、分析曲线等形式呈现，可以称之为“服务”或“应用”。
神舟十六号载人飞船与经过五次变轨后，按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接。在此过程中，基于数字孪生的三维实时可视化技术发挥了关键性作用。此前，我国在太空进行的航天器交会对接，大多是在水平方向。本次任务是空间站三舱“T”字构型下实施的首次径向交会对接，存在较大的偏心，是一个全新的挑战。为了确保精确对接，需要准确掌握飞船的实时状态信息，以支持出现突发情况时的快速决策。在神舟十六号载人飞行任务中，航天器的物理实体、可视化模型和相关的计算机系统，以及持续通畅的通信数据流构成了一套完整的数字孪生系统。通过飞船上的传感器数据，构建飞船的虚拟数字模型，实时精准呈现飞船运行轨道、位置、姿态以及载荷等信息。此外，该项技术还能够提供覆盖地面、太空、观测站、飞行器的逼真空间环境和实时任务状态，为地面测控人员的精准控制和决策提供高效直观的数据支撑，为任务的圆满成功起到关键作用。
经过近几年的快速发展，数字孪生已深入渗透到全球数字经济各个领域，成为人类构筑数字空间，并借以改造现实世界的变革性模式。现在，数字孪生可是“香饽饽”，它不仅是理论研究的热点，也具备深刻长远的应用前景，其在智慧城市和智能制造领域的应用已与生产生活息息相关。解决了数字孪生工业软件平台问题后，数字孪生将在现实生活中有更多应用。比如，数字孪生城市是数字孪生的重要应用之一。数字化将会彻底落实到城市的交通、医疗、教育等方方面面，使人们的生活更加方便、智能。
以道路交通为例，交通拥堵和交通事故都是人们在出行时不希望发生的事。如果将数字孪生应用于所有的交通工具，建立对应的数字孪生模型，让驾驶员能够实时掌握车辆的状态和位置信息，再基于大量行驶数据和检修数据，便可以预测车辆在何时何处可能发生故障，通过提前保养来避免半路抛锚等问题。同时，道路交通管理的信息中心还能分析相邻区域内的车辆数据，为每辆汽车提供自动驾驶服务，进而可以基于多车同步启停服务避免拥堵，基于避让行人和避让车辆服务避免交通事故。
(选编自《数字孪生：虚拟的?真实的！》)
