对数字孪生的思考

数字孪生

来源

1991 年， David Gelernter 出版了《 镜像世界》，首次提出数字孪生技术的想法。 但是，Michael Grieves 博士（后来在密歇根大学任教）于 2002 年第一次将数字孪生概念应用于制造业，正式宣布数字孪生软件概念的诞生。 最终，美国宇航局的 John Vickers 在 2010 年引入了一个新名词 “数字孪生”。

但其实，在更早之前，已经出现了利用数字孪生研究物理对象的核心理念。 实际上，可以说是美国宇航局在 1960 年代太空探索任务中就率先使用了数字孪生技术，每一艘宇宙飞船都有一个完全一样的复刻版本留在地球上，供美国宇航局人员研究和模拟，以便为机组人员提供服务。

含义

数字孪生是充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的现实物理设备的生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念。

小结：在当今的世界，我认为已经可以实现

工作原理

数字孪生是一个虚拟模型，用于准确地反映物理对象。 所研究的对象（例如风力涡轮、工厂、钻井平台、飞机等）会配备各种与重要功能领域相关的传感器。 这些传感器产生与物理对象不同方面的性能相关的数据，如能量输出、温度、天气条件等等。 然后，这些数据将转发到处理系统并应用于数字副本。

获得这类数据后，虚拟模型就可以用来运行模拟，研究性能问题和生成可能的改进，最终目的是产生有价值的见解 - 而见解又可以反过来应用于原始物理对象。

小结：利用传感器传输数据模型到处理系统，处理系统产生数字画像，最终带来的价值是无穷的

应用场景

• 发电设备设备
• 大型物理结构系统
• 制造业
• 医疗服务
• 交通行业
• 城市规划

未来

数字孪生拥有着无可限量的未来！借助下面一段视频，我们可以想象一下

https://user-images.githubuse...

可以延伸到具体场景的思考，硬件上插入传感器，进行动作模组的捕获数据，把数据传入到后台，前台读入数据，在界面上渲染，硬件上的交互进行数据实时性传输，前台可实时看到动作交互，是不是很炫酷，目前该想法在一些建筑公司上，有简单的实现，比如室内大屏可视化，对百叶窗的简单开合等

可以分位两个维度上来看，一个是物理世界，一个是数字世界，通过传感器把两者之间的壁垒打通，下面也会讲到跟元宇宙之间的差异

Web3.0

来源

Web3.0 是关于万维网发展的一个概念，主要基于区块链的去中心化、加密货币以及非同质化代币有关系。与区块链有关的 Web3.0 概念是由以太坊联合创始人 Gavin Wood 于2014年提出，并于2021年受到加密货币爱好者、大型科技公司和风险投资公司的关注。此外有人提出与 Web2.0 有关的 Web3.0。

含义

这里简单阐述下我对它的理解，Web3.0 时代，万维上的信息可以直接和其他网站进行一个交互，利用区块链的特性，完成信息的读取、写入、防篡改、去中心化，突破了与当今各大互联网企业形成的行业壁垒，加速了信息的发展，用户的数据完全是由自己拥有，举个简单的例子，你在微信上的信息，是存储在腾讯公司上，而不是在你自己手上。所以 Web3.0 是为了解决该问题而诞生的，在 Web3.0 时代，不再有地主，而是所有农民基于“共识”，集体开荒了一块新的土地，在这个土地上，每个人都有产权，根据自己的贡献，比如是否参与了开荒或者耕种，或者是否进行了浇水或者收割，包括最后的存储，买卖，只要在整个生产过程中有贡献，就会根据相应的贡献值获得收益。这是 Web3.0 理想的状态，利好互联网每一位公民，也就是所谓的互联网乌托邦

演进过程

Web1.0 -> Web2.0 -> Web3.0

Web1.0

信息是只读的，意思是用户只能浏览器互联网企业给你提供的内容，你没有互动或修改的能力，所有能力都是平台给你提供，你只能查阅

Web2.0

信息可互动，也可以修改，内容创造有用户来产生，内容发放、控制、收益分配，由平台来控制，这就是所谓的平台化

Web3.0

去平台化，也就是内容创造、发布、控制、身份、收益，都是用户来决定

未来

透析 Web1.0、Web2.0 的弊端，理解 Web3.0 是为了解决什么问题产生，后面如何发展，个人认为太过理想化

NFT

含义

全称为Non-Fungible Token，指非同质化代币，是用于表示数字资产（包括jpg和视频剪辑形式）的唯一加密货币令牌，设计原理是可以买卖。

小结：对NFT可以理解为是区块链技术的一类场景应用

应用场景

区块链

来源

区块链起源于比特币，2008年11月1日，一位自称中本聪的人发表了《比特币:一种点对点的电子现金系统》一文，阐述了基于P2P网络技术、加密技术、时间戳技术、区块链技术等的电子现金系统的构架理念，这标志着比特币的诞生。两个月后理论步入实践，2009年1月3日第一个序号为0的创世区块诞生。几天后2009年1月9日出现序号为1的区块，并与序号为0的创世区块相连接形成了链，标志着区块链的诞生。

含义

狭义区块链是按照时间顺序，将数据区块以顺序相连的方式组合成的链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义区块链技术是利用块链式数据结构验证与存储数据，利用分布式节点共识算法生成和更新数据，利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约，编程和操作数据的全新的分布式基础架构与计算范式。

小结：Web3.0、NFT、元宇宙，底层逻辑的交易保障，为钱包（身份），提供了可能性

元宇宙

来源

元宇宙一词诞生于1992年的科幻小说《雪崩》，小说描绘了一个庞大的虚拟现实世界，在这里，人们用数字化身来控制，并相互竞争以提高自己的地位，到现在看来，描述的还是超前的未来世界。 关于“元宇宙”，比较认可的思想源头是美国数学家和计算机专家弗诺·文奇教授，在其1981年出版的小说《真名实姓》中，创造性地构思了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。

小结：从最开始1992年的科幻小说《雪崩》，到近几年史蒂文·斯皮尔伯格出版的电影《头号玩家》，无不阐述一个理念，那就是，通过一个接口进入虚拟世界，最终要解决核心问题之一，如何让人类拥有同等的触摸，甚至是生理上的体验

含义

元宇宙是与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备现实社会体系的数字生活空间。

小结：本质上在现实世界中做的任何事情，理论上在元宇宙都是可以实现

应用场景

• 加密数字凭证
• Web3.0
• VR/AR/MR

这里重点阐述下 Web3.0 和元宇宙之间的差异，Web3.0 可以理解为行业表达，元宇宙是下一代互联网的公众表达，两者本质上的差异并不是很大

未来

https://www.bilibili.com/vide...

通过这段视频演示，我们可以想象未来的一切方式，工作，生活，都在虚拟世界完成，简直太美妙了！

参考文献

1. 什么是数字孪生 IBM
2. web3.0 指的是什么？未来将有怎样的发展？ 知乎 律动BlockBeats
3. 初步认知Web 3.0、NFT、元宇宙 和讯网 张栋伟