2021年以來，“數字孿生”的概念，在大屏視聽圈持續走紅。行業專家認為，從指揮調度中心、數字城市（工廠）、到數字孿生概念，視聽信息技術的管理學應用，有望邁上一個“質變”的臺階。

    什么是數字孿生系統

    用數字技術、信息技術，實現高效率的“過程”管理，這是一個擁有數十年漫長歷史的“工程學”演進過程。

    其中，指揮調度中心是典型的成熟應用：比如金融系統、地鐵系統、公安系統、大型工礦區都會擁有自己的指揮調度中心。這個中心以遠程視覺和通信技術為核心，通過對人與物的集中過程化管理，實現“一定功能系統內的‘集中控制’”。

    在指揮調度中心的基礎上，部分城市和大型工礦區開展了“智慧城市、智慧工廠”等的建設。智慧城市等應用的核心特點是“系統的構建，不在以‘業務指揮’為中心，不在局限在單一或者某幾個業務范圍內，也不在局限于重大情況下的聯動功能設計”；智慧城市等應用更為強調“綜合性的感知能力，即能夠以時間線索為主軸、以一定空間區域為范疇，全面掌握從重點到常規流水性數據集的變化，并具有依據預案和AI系統，對區域內每個業務的運行細節進行微觀調整與指揮的能力”。

    即，智慧城市、智慧工廠，是指揮調度中心應用的擴容、升級版本：但是，智慧城市等依然沒有告別“以任務為中心”的構建思維。雖然其范疇突破了單一業務線束縛，更為面向地域性的全面態勢感知，但是并沒有建立起“時間線”上的終身性感知觀念。

    而今天的數字孿生概念，比如數字孿生城市、數字孿生工廠，則要解決“數字集合、態勢感知在時間線上的應用問題”：即一個可以無限知道自己的過去，并可以預判自己的未來的數字城市、智慧城市體系——他就像一個城市或者工廠的“數字版孿生兄弟”，不僅跟隨現實情況實時變化，還能以此為模型，預知未來的變化，并通過決策過程影響改變物理城市或者工廠的狀態。

    數字孿生”看起來是不是很像視聽大屏另一個應用場景“虛擬仿真”呢？答案是肯定的：只不過虛擬仿真，更多的從“如何設計一個產品或者系統”出發，是在沒有實體的時候，用數字技術去預測即將構建的實體的“變化規律”。

    數字孿生，則是對既有實體的“全維度數字感知、態勢評估”，同時具有“仿真”系統的“未來演進推演”功能。這個變化相當于智慧城市、數字城市等系統，能夠自己繼承和自己驗算過去的經驗，并將這些經驗應用到未來。實現這一點的前提，首先是在空間和時間維度上，做到整個“系統”的數字態勢感知、存儲和信息處理。

    同時，數字孿生本身意味著對信息和數據的結構性、真實聯系性組織過程。數字孿生信息技術對物理實體的組成、特征、功能和性能進行數字化定義和建模。其信息不僅以線性數據形式存儲，而且要以模型的形式，構建內在邏輯關系：不僅是完善的全時空信息采集和存儲，而且要加工成“虛擬仿真模型”。數字孿生在數據及其結構的復雜性上，上升到新維度，開辟新的空間。

    指揮調度中心的系統功能圍繞一條線設計、智慧城市數字城市等的系統圍繞一個空間設計、數字孿生則進一步加入時間維度，并采用全程建模仿真的高復雜性技術，尤其是加入了對未來的時間維度演變分析”，行業人士指出“這意味著數字孿生時代，業務規模、業務細節和細膩程度、業務數據集規模、系統自感知下業務交叉協同等等方面的復雜性再次‘幾何級數’性的海量成長”。

    打造數字孿生系統，好用、智慧和安全的未來

    數字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。——物聯網、5G、AI……只是數字孿生的一部分和基礎技術。

    面對這樣一個復雜的系統，肯定有人會問：為什么要費這么大的力氣，建立這樣一個系統呢？答案在于解決眾多傳統技術手段，難以“觸及”的管理工程問題。

    例如，一個城市或者廠區會涉及到“防汛”需求。當大雨不期而至的時候，水往哪里流、排水系統是否通暢、儲水系統冗余多少、前線隊伍在哪里，有何裝備……這些信息，有些是實時的，有些是歷史性的，很多信息涉及不同部門：但是，數字孿生時代，這些信息將有機的保存和輸入到一個完整體系內，以統一的有機的深刻聯系的方式呈現出來，以供決策應用。

    再例如，未來的世界是智慧化的。而AI學習必然要基于大量的歷史數據。本質上，AI技術就是用過去的經驗解未來的問題。而數字孿生就是提供一個這樣的舞臺，和AI生存與進化的載體。同時，數字孿生也會記載并擁有“支線”數據集。如一個車輛系統的數字孿生，會擁有車輛事故過程、損毀情況、故障反饋等眾多“支線”數據和仿真模型。即不僅讓AI能夠正向預測未來，也能夠避免支線問題的發生。

    更好用、更智慧，說到底就是更安全！”數字孿生重大的意義之一就是構建更為安全的，基于信息和可感知的“物理世界”。所有的安全問題基本都與“意外”兩個字相關：至少，安全問題的出現，一定不是業務主線既有邏輯鏈條上的“透明”的一環。

    當工程人員構建一個“工程體”的時候，主要精力，顯然會被用于“主線業務”之上。安全事故，雖然屬于必須避免的問題，但是考慮到正確的道路只有一條，錯誤的方式千千萬萬，工程過程中，很難在安全問題的每一個支線上都提供足夠的“精力”和“資源”去預測與處理。這時候，基于AI和信息技術的數字孿生就能發揮巨大的作用：對偶發變量的實時的全系統性影響，進行模型評估，最大程度保障物理過程的運行安全。

    數字孿生在安全領域上的巨大價值，也是這一技術被率先應用在“航天”工程上的原因。現在包括車輛工程、城市管理、醫學過程等都在引入數字孿生概念和技術，以建立“更安全”的生活生產條件。

    數字孿生全面擴大工程視聽應用范圍

    數字孿生是一項重大的創新和信息技術應用變革。作為信息終端系統，工程視聽產業渴望從中迎來進一步的“大發展”：因為數字孿生強調全維度的數據和數學建模、全壽命期的業務和物理過程管理，這必然帶來其應用領域范圍的廣泛性、應用業務層級的深刻性、應用頻度也會更高。

    城市孿生、產品孿生、工程系統孿生、業務過程孿生、公共服務孿生……”等等，數字孿生的深刻變革，讓信息技術的社會滲透深度日益加深。未來社會將更具有“混合現實”的色彩。

    數字孿生”市場有多大，作為其“信息交互窗口”的視聽工程機遇就有多大——業內人士指出，虛擬仿真、指揮調度中心、智慧城市數字城市，都曾經成為工程視聽產業發展的重要窗口與機遇，數字孿生也不例外：差別只在于，數字孿生很可能是更大的“機遇”。