数字孪生的概念是什么？数字孪生一

数字孪生的概念是什么？数字孪生一Tuegel等人2011年在美国空军实验室的研宄文献中提到了数字孪生一词，认为数字孪生是一种典型的高维度空间的复杂系统，提出了一种用于预测飞机结构寿命和保证结构完整性的数字孪生概念模型。Glaessgen等人2012年在美国航空航天学会发表的《未来美国航空航天局和美国空军的数字孪生范式》和Shafto等人在美国国家航空航天局（NASA）发布的《建模、仿真、信息技术和处理路线图》2010版和2012版中，都提出了类似的数字孪生定义：数字孪生是对己建造好的运载工具或系统的，整合了多物理属性，多维度，多种可能性的仿真模型，它采用的是当前最佳的可用的物理模型，传感器，历史数据等，具有超逼真、融合多系统、高精度的特点，可实现监控、预测、数据挖掘等功能。这种“物理孪生”受限于航天器的系统和任务的复杂性越来越高，且数量迅速增长，航天系统难以支撑大量并完整构建物理孪生的成本，借助数字化手段仿真、分析、验证

随着信息技术的发展，数字孪生的概念逐渐为人们所接受起来，下面我们就来为大家介绍一下数学孪生的相关知识。

一、数字孪生简介

数字孪生（Digital Twin）是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

数字孪生是充分运用物理模型、传感器更新、运转历史等数据，集成化多学科、多物理量、多尺度、多概率的模拟仿真全过程，在虚拟空间中完成映射，进而反映相应的实体装备的生命周期全过程。数字孪生实现了现实物理系统向赛博空间数字化模型的反馈，各种基于数字化模型进行的各类模拟仿真、分析、数据积累、发掘，甚至于AI人工智能的应用，都能确保它与现实物理系统的适用性。在数字孪生中，数据是基础、模型是核心、软件是载体。

数字孪生的实现主要依赖于以下几方面技术的支撑: 高性能计算、先进传感采集、数字仿真、智能数据分析、VR呈现，实现对目标物理实体对象的超现实镜像呈现。通过构造数字孪生体，不仅可以对目标实体的健康状态进行完美细致的刻画，还可以通过数据和物理的融 合实现深层次、多尺度、概率性的动态状态评估、寿命预测以及任务完成率分析。数字孪生体以虚拟的形式存在，不仅能够高度真实地反映实体对象的特征、行为过程和性能，如装备的生产制造、运行及维修等，还能够以超现实的形式实现实时的监测评估和健康管理。

二、概念与起源

数字孪生概念始于航空航天领域。“孪生体（Twin）”概念的出现，最早源于美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗项目。在此项目中有两个完全相同的空间飞行器被制造出来，有一个飞行器被留在地球上，即所谓孪生体，该孪生体既用于飞行准备期间的训练作业，又用于飞行任务期间尽可能真实地镜像模拟太空飞行器的状态，并获取精确数据用于辅助决策。

这种“物理孪生”受限于航天器的系统和任务的复杂性越来越高，且数量迅速增长，航天系统难以支撑大量并完整构建物理孪生的成本，借助数字化手段仿真、分析、验证航天器的研究逐渐出现。

Tuegel等人2011年在美国空军实验室的研宄文献中提到了数字孪生一词，认为数字孪生是一种典型的高维度空间的复杂系统，提出了一种用于预测飞机结构寿命和保证结构完整性的数字孪生概念模型。Glaessgen等人2012年在美国航空航天学会发表的《未来美国航空航天局和美国空军的数字孪生范式》和Shafto等人在美国国家航空航天局（NASA）发布的《建模、仿真、信息技术和处理路线图》2010版和2012版中，都提出了类似的数字孪生定义：数字孪生是对己建造好的运载工具或系统的，整合了多物理属性，多维度，多种可能性的仿真模型，它采用的是当前最佳的可用的物理模型，传感器，历史数据等，具有超逼真、融合多系统、高精度的特点，可实现监控、预测、数据挖掘等功能。

West等人于2017年通过第二代成本构建模型COCOMOII（Cost constructive Model II）粗略估计了为美国空军下一代空中优势飞机NGAD（Next Generation Air Dominance）开发健全的数字线程／数字孪生所需的范围、成本和时间，结论是需要美国做出与研发第一颗原子弹的曼哈顿工程相当的投入。

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