摘要：數字孿生在重塑製造業和火箭科學，也滲入到醫療領域。

大約在20年前，數字孿生在製造和產品生命週期管理的背景下首次出現。從那時開始，數字孿生的概念被傳播到其他領域，例如建築，城市規劃和醫療保健等等。

隨著計算能力越來越超乎我們的想象，未來越來越多的物理實體最終可能會出現數字化對等物，包括人類。

什麼是數字孿生？數字孿生可以理解為是動態連結到一個物理實體的虛擬表示，利用資料整合多維度的模擬然後在虛擬空間中完成對映。一個人的數字孿生會由其被採集的個人資料或共享的健康引數組成。

數字孿生是從哪裡來的？

在90年代末，現任佛羅里達理工學院高階製造首席科學家邁克爾·格里夫斯還是一名博士研究生，他覺得他這篇主題為“將物理工作轉移到虛擬空間的策略”的論文可能無法透過論文委員會。因為在博士課程中做一些太新穎的論題，透過的機會反而會大大減少。因此他改為撰寫有關商務通訊的論文。但這並沒有阻止他考慮用數字融合物理世界的想法。

當時，工程師和製造商都在從物理模型和2D藍圖進入3D計算機輔助設計（CAD）模型邁出腳步。計算機的處理能力有望成倍增長。使用第一臺超級計算機ILLIAC IV的格里夫斯想，如果這些3D模型可以融入更多的資訊，那一定會創造出意想不到的價值。也就是說，過去只能在物理世界中進行的工作可以遷移到虛擬世界中，而過去被困在腦海中的可能性可以在數字空間中發揮作用。

格里夫斯說：這個想法是我可以虛擬地建立產品，進行虛擬化測試並提供虛擬化的支援。只有一切都對應並且正確時，我才可以發表論證使用資料而不是昂貴的原子。

當格里夫斯在2002年在密歇根州特洛伊市的製造工程師協會會議上首次提出他的構想時，他在“產品生命週期管理”的框架下提出了這一構想。 直到七年後，格里夫斯的一個同事，美國國家航空航天局（NASA）首席技術專家約翰·維克斯（John Vickers）將這一概念納入組織的路線圖報告中，並獲得了一個活潑的名字：數字孿生。

諮詢了在NASA工作的維克斯幫助格里夫斯明確了數字孿生的價值主張：如果將生產的產品投放到太空中，我們無法透過物理距離來了解和改進它們。除此之外，航空航天製造的價格昂貴，有充分的理由在數字領域做進一步的工作。

數字孿生的優點是什麼？

對於製造商和他們的客戶而言，數字孿生的兩個優點主要是節省成本和提高安全性。

例如，NASA將透過數字孿生增材製造或3D打印製成的火箭零件。維克斯說，數字孿生模型將使測試和鑑定過程比在物理世界中進行實驗更容易且更具成本效益——正如格里夫斯所說的“原子很昂貴”。

維克斯說，在那之前，NASA必須透過數百次甚至數千次昂貴的實驗對數字孿生模型進行鑑定。他猜測目前大約有75%的實驗資料來自物理測試，25%的資料來自數字孿生，這意味著現在整個支出比以前更多。但是，一旦這個比例開始下降，以後就可以節省大量的資金。

格里夫斯說有一個問題一直困擾著他，如果數字孿生是物理實體的虛擬副本，那麼數字孿生在實體出現之前該如何存在呢？

他表示建立一個物理配對，以將數字孿生模型與模擬模型或其他模型分開。換句話說：數字孿生是物理世界中已存在或即將存在的某些事物的虛擬模型。

數字孿生在醫療保健中的作用

在五到十年內，數字孿生將成為預測醫學的有力工具，它可以根據自己的縱向資料以及具有相似特徵的患者的資料來評估患者的風險。