很多粉絲私信我，說我要做某某方向的數(shù)字孿生，我該怎么做？對于這種問題呢？我希望你先思考一下，你為什么要做數(shù)字孿生，具體要孿生什么，孿生到什么程度，以及要解決什么問題。

其實(shí)，孿生模型不是現(xiàn)在才有的概念，我們在青銅時(shí)代就開始借助孿生模型來制造青銅器，比如說我國在商周時(shí)代鑄造青銅器呢是采用框分法和石蠟法，他們就是以模型為基礎(chǔ)的。

框分法和石蠟法呢首先選用木頭、竹子、蠟這些材料制成青銅器的實(shí)物模型，然后再在這個模型的基礎(chǔ)上做成柱型，通過向箱內(nèi)澆入銅液凝固冷卻，得到青銅鑄器。再比如說雷氏家族對清朝皇室建筑宮殿、皇陵、園林等等，這些建筑通過建筑的燙樣，就是我們提到的實(shí)物模型，將設(shè)計(jì)方案變成立體的微縮景觀，從而可提前了解建筑效果。這樣進(jìn)行指導(dǎo)實(shí)際建造，這些在實(shí)際建筑動工之前，按1:100或者1:200比例先制作的湯樣，不僅在外觀上展示了建筑的樣貌，而且體現(xiàn)了建筑的臺基、瓦頂、住房門窗等詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

上面提到的例子是孿生模型幫我們進(jìn)行生產(chǎn)制造，在此之外模型還能幫助我們替代原型的部分功能，比如說秦始皇的兵馬俑，就是代替了活人為秦始皇陪葬，真實(shí)再現(xiàn)秦軍士兵精神面貌，這些兵俑被工匠們用高超的技藝，表現(xiàn)的十分逼真，臉型、眼睛、表情、年齡等各不相同，又活靈活現(xiàn)。

上述實(shí)物模型呢，可實(shí)現(xiàn)對應(yīng)物理對象或者功能的復(fù)制，但是這類模型存在一定程度的施工局限，比如說在時(shí)間尺度上，實(shí)物模型主要以靜態(tài)、在線、外觀或結(jié)構(gòu)為主，不能充分體現(xiàn)物理對象對時(shí)間的變化特性。在空間尺度上呢，針對大場景的，比如說整個城市、園區(qū)，再比如說內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的發(fā)動機(jī)等物理對象，這類實(shí)物模型難以完整的刻畫。

目前來說，隨著計(jì)算機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)、通信等技術(shù)的成熟和普及應(yīng)用，人們可以利用數(shù)字化技術(shù)突破剛剛所提到的時(shí)空局限，建立物理對象的數(shù)字化模型，從而解決上述問題。

利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在虛擬世界中創(chuàng)建數(shù)字化，如圓明園的數(shù)字化模型，從而呢再現(xiàn)了圓明園的歷史人貌。另外利用全新影像技術(shù)復(fù)活歌手在舞臺上呢演唱表演，觀眾不僅可以看到和歌手外貌一樣的數(shù)字化虛擬歌手，還可以聽到和歌種一模一樣的歌聲，實(shí)現(xiàn)了對一部人物的虛擬復(fù)活。但是呢，這類模型還是存在一定局限性的，無論是上述的輔助制造，或者說進(jìn)行部分功能替代的實(shí)物模型，還是進(jìn)行數(shù)字化展示的數(shù)字化模型，對物理對象在多維多施工尺度上的刻畫還是不夠的。

在此之外呢，它工作和運(yùn)行過程都是相對獨(dú)立的，缺乏與對應(yīng)物理對象的動態(tài)交互。隨著新一代信息技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和深入落地的應(yīng)用，人們?nèi)找嫣嵘墓I(yè)和生活需求，對模型提出了能夠與物理對象進(jìn)行交互的要求。我們想知道物理世界不同尺度的時(shí)候有什么，正在發(fā)生什么，未來會發(fā)生什么，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，并制定相應(yīng)的措施，數(shù)字孿生在此背景下應(yīng)運(yùn)而生，并激起了深刻的產(chǎn)業(yè)變革。

按照我們上面提到的模型的發(fā)展階段，數(shù)字孿生模型有如下幾個等級：第一個等級呢就是幾何模型，這個呢是我們最經(jīng)常提到，也是最容易理解的，這也是很多項(xiàng)目應(yīng)用最多的，會實(shí)現(xiàn)過程可視化、狀態(tài)監(jiān)測和回溯等功能，主要就包括外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、空間位置、裝配關(guān)系的一個孿生，比如說我們提到的BIM，即這模型都?xì)w為此類。

第二個等級就是物理模型，那么這個模型就是有一定的物理規(guī)則在里面，為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的故障預(yù)測、健康管理、質(zhì)量管控、運(yùn)行優(yōu)化等功能，需要構(gòu)建設(shè)備的物理模型來描述物理設(shè)備及零部件的力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等屬性，解析設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理。這里面就是我們一直提到的物理仿真模型，包括有限源、零散源模型都?xì)w為此類。

第三個等級就是相關(guān)的規(guī)則，比如說對實(shí)現(xiàn)設(shè)備的動態(tài)規(guī)劃和自動化運(yùn)行，并支持人機(jī)協(xié)作和多機(jī)協(xié)作，需要構(gòu)建設(shè)備的行為模型來理解設(shè)備的動態(tài)功能、響應(yīng)機(jī)制、周期性運(yùn)動模式，抽象描述設(shè)備的退化趨勢和運(yùn)維環(huán)境的隨機(jī)擾動。

第四個等級就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化運(yùn)維和決策的優(yōu)化，需要構(gòu)建設(shè)備的規(guī)則模型來顯性化的表示設(shè)備在大數(shù)據(jù)當(dāng)中的隱性信息，形式化的表示并集成歷史經(jīng)驗(yàn)、專家知識、領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)準(zhǔn)則。