2022.12 数字孪生

数字孪生(Digital Twin)也被称为数字双胞胎和数字化映射，是在 MBD （Model Based Definition)基础上深入发展起来的，企业在实施基于模型的系统工程（MBSE）的过程中产生了大量的物理的、数学的模型，这些模型为数字孪生的发展奠定了基础。

2012 年 NASA 给出了数字孪生的概念描述：数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对应物理实体产品的全生命周期过程。

简单来说，就是针对现实世界中的实体对象，在数字化世界中构建完全一致的对应模型，通过数字化的手段对实体对象进行动态仿真、监测、分析和控制。

在《2021数字孪生技术应用白皮书》中对数字孪生的定义是这样的：数字孪生是一种数字化理念和技术手段，它以数据与模型的集成融合为基础与核心，通过在数字空间实时构建物理对象的精准数字化映射，基于数据整合与分析预测来模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程，最终形成智能决策的优化闭环。如一辆车，利用多种传感器采集对应数据，根据这些采集数据构建出对应的孪生体，孪生体与车保持一致，比如外观、形状、位置、车的运动状态、零件的状态（比如发动机），并且孪生体可以动态反映车的状态变化，假如车辆在行驶过程中即将发生碰撞，孪生体可以根据模型分析的结果作出判断，并将决策反馈，实现车辆紧急制动，从而避免交通事故的发生。

数字孪生是源自工业界的概念，随着5G通讯、物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的发展和广泛应用，数字孪生在理论层面和应用层面均取得了快速发展，逐渐延伸到智慧城市、智慧园区、智慧交通等应用领域。

北京冬奥会VSS数字孪生场馆模拟仿真系统，通过3D场馆建模与实地扫描，在仿真平台生成数字孪生场馆与环境，覆盖了12个冬奥会竞赛场馆、3个奥运村、冬奥会主媒体中心和北京冬奥组委等多个场所。通过它，工作人员可以远程进行场馆空间规划、运行设计和细节管理，比如说运动员远程选房间，奥运转播团队调整摄像机的位置和角度、工作人员和志愿者可以在虚拟场馆进行场景化的沉浸式培训；奥组委可以通过仿真系统随时对场馆内的设置提出修改意见等。尤其是疫情期间，可减少实地勘查的时间成本与疫情防控风险，效率更高。

通过虚拟仿真系统，开幕式团队可以检验开闭幕式呈现的所有要素：从观众席、灯带、主舞台、竖屏、覆盖超大型LED地屏到这个空间内上演的所有节目的活动轨迹——演员如何上场、表演、退场以及其中的复杂调度。在模拟系统算法的支撑下，声音、演员和画面的配合，时间和空间的吻合以及多要素的卡点，也可以全流程地推进。通过这个平台，冬奥会开闭幕式团队就可以看到各种表演方案的三维呈现效果，协调演员、机器人、视频投影等要素进行排练，然后根据要求一次次推翻重来。这也一定程度解放了真人演员，用科技来降低“人海”战术的消耗。