數(shù)字孿生(Digital Twin)是信息空間與物理空間的交互與融合，實現(xiàn)了物理世界與數(shù)字世界互聯(lián)、互通、互操作。數(shù)字孿生的概念由邁克爾·格里夫(Michael Grieves)教授于2002年首先提出。數(shù)字孿生以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬實體，依托知識機理、數(shù)字化等技術(shù)構(gòu)建數(shù)字模型，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將物理世界中的數(shù)據(jù)及信息轉(zhuǎn)換為通用數(shù)據(jù)，并且結(jié)合 AR、VR、MR、GIS 等技術(shù)將物理實體在數(shù)字世界完整復(fù)現(xiàn)出來，具有互操作性、可擴展性、實時性、保真性以及閉環(huán)性等特征。

數(shù)字孿生有什么價值?

數(shù)字孿生通過設(shè)計工具、仿真工具、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等各種數(shù)字化的手段，將物理設(shè)備的各種屬性映射到虛擬空間里，形成可拆解、可復(fù)制、可轉(zhuǎn)移、可修改、可刪除、可編輯的數(shù)字鏡像。

過去，沒有數(shù)字化模型時，制造一件產(chǎn)品要經(jīng)過多次迭代設(shè)計、打樣、測試。現(xiàn)在，有了數(shù)字孿生技術(shù)，就可以在虛擬空間里修改產(chǎn)品的規(guī)格和配置，通過仿真預(yù)測產(chǎn)品性能，這大幅度減少了迭代過程中實體產(chǎn)品的制造次數(shù)、時間、成本。數(shù)字孿生技術(shù)可以應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域，比如汽車、電子制造等等，特別是在智能制造領(lǐng)域，數(shù)字孿生被認(rèn)為是一種實現(xiàn)制造信息世界與物理世界交互融合的有效手段。

數(shù)字孿生已形成生態(tài)系統(tǒng)

目前，數(shù)字孿生已形成生態(tài)系統(tǒng)，主要分為基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)互動層、模型構(gòu)建與仿真分析層、共性應(yīng)用層以及行業(yè)應(yīng)用層等，如下圖：

數(shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)示意圖(圖片來源：《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書2020版》)

數(shù)字孿生從物理世界到虛擬世界的感知接入、可靠傳輸、智能服務(wù)，不僅要支持跨接口、跨協(xié)議、跨平臺的互聯(lián)互通，還強調(diào)數(shù)字孿生不同維度(物理實體、虛擬實體、孿生數(shù)據(jù)、服務(wù)/應(yīng)用)之間的雙向連接、雙向交互、雙向驅(qū)動。因此數(shù)字孿生的落地，需要一個融合了多路高速并行、協(xié)同采樣、大運算量協(xié)作算法、多路輸出精準(zhǔn)協(xié)同、強實時性(低延遲量+低延遲抖動量)等特性的高性能控制系統(tǒng)。

以5G連接為中心的數(shù)字孿生五維模型

數(shù)字孿生的落地需要5G

對物理世界的全面感知，是數(shù)字孿生落地的重要基礎(chǔ)與前提。虛擬模型的精準(zhǔn)映射與物理實體的快速反饋控制，是實現(xiàn)數(shù)字孿生的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)，為孿生數(shù)據(jù)的實時、可靠、高效傳輸提供了支持。因此，滿足超高可靠、超低時延以及連接海量設(shè)備的需求，對數(shù)字孿生的應(yīng)用落地甚為重要。

5G 通信技術(shù)具有高速率、大容量、低時延、高可靠的特點，能夠契合數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)傳輸要求，滿足虛擬模型與物理實體的海量數(shù)據(jù)更高要求的高可靠、低延遲傳輸、海量設(shè)備的互通互聯(lián)，從而更好的推進(jìn)數(shù)字孿生的應(yīng)用落地。

5G R16對數(shù)字孿生的全面支持

5G第一個標(biāo)準(zhǔn)版本R15在2018年凍結(jié)，應(yīng)用重點放在eMBB端。5G R16在2020年7月凍結(jié)，它完善了URLLC和mMTC的特性，這些技術(shù)特性將加速5G在工業(yè)、汽車、能源、醫(yī)療、公用事業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，5G R16被寄予厚望，業(yè)界認(rèn)為R16才是破解工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互聯(lián)互通的“金鑰匙”。

展銳基于首款支持 5G R16 技術(shù)特性的平臺唐古拉 V516，于2021年7月率先完成了全球首個基于 3GPP R16 標(biāo)準(zhǔn)的 eMBB+URLLC+IIoT(增強移動寬帶+超高可靠超低時延通信+工業(yè)物聯(lián)網(wǎng))的端到端業(yè)務(wù)驗證，以及由IMT-2020(5G)推進(jìn)組組織的“5G 增強技術(shù)研發(fā)試驗低時延高可靠(uRLLC)關(guān)鍵技術(shù)測試”。這些技術(shù)測試是 5G R16 標(biāo)準(zhǔn)邁向商用的重要里程碑，為包括數(shù)字孿生在內(nèi)的5G應(yīng)用場景提供了重要的基礎(chǔ)支持。

今天，5G和AI技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字孿生落地需要集成和融合的跨領(lǐng)域、跨專業(yè)技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟，數(shù)字孿生作為萬物互聯(lián)時代的重要一環(huán)，將由緩慢發(fā)展走向發(fā)展的快車道。