2.2.4 数字孪生

目前，数字技术主要用于宏观物理指标的监测和显性疾病的防治。借助先进的传感器、人工智能和通信技术，将有可能在虚拟世界中复制完整的物理实体，这个物理实体的数字复制品被称为数字孪生体。数字孪生是指物理空间和虚拟空间之间的交互映射，将物理对象克隆成虚拟对象的能力。数字孪生使用传感、计算、建模等技术，通过软件定义对物理对象进行描述、诊断、预测和决策。虚拟对象反映了原始对象的所有重要属性和特征。人们可以与数字孪生体互动，这与实体互动具有相同的效果。用户可以通过控制自己的数字孪生体，完成一些远程的工作，如可以将城市映射到一个数字孪生体中，通过观察城市的数字孪生体可以实现对城市的实时监控与管理。

为了对物理实体进行完整复制，需要使用大量传感器，例如，复制一个完整人体数字孪生需要大量智能传感器（＞100台/人）。另外，为了复制1m×1m的区域，需要一个万亿像素，假设周期同步为100ms，压缩比为1/300，则这需要0.8 Tbps的吞吐量。为了保证能对物理世界能够及时做出预测或判断，数字世界和物理世界的数据交换应当尽可能快。对于关键任务，需要低至毫秒级的时延。数字孪生活动需要处理大量异构数据且难以依靠人工进行时，可以借助人工智能技术。另外，映射城市的数字孪生体时，城市中大部分基础设施都是不具有移动性的，而对于市民、汽车、地铁等具有高移动性或群移动性的部分，在数字孪生中，也需要灵活、按需支持高度差异化的移动性。

图2.3 数字孪生