文 章 摘 要

       全球知名分析机构Gartner发布了2020年十大战略性技术趋势，这些趋势并非概念技术，而是已经有了决定性的突破，将发展成更广泛的应用，其高度波动性在未来五年内达到临界点。

       这些趋势中包括人工智能、数字孪生、边缘计算、量子计算、沉浸式技术、区块链、智能空间等，同时这些技术之间的联系越来越紧密。由此可见数字孪生是目前的热门概念，在建筑领域，BIM是创建和使用“数字孪生”的工具。

       想象一个场景，一个全数字化的建筑样品，里面的每一个房间构造都是用户定制的，每一根管线的衔接都堪称完美，每一个构件都精确到毫米以下……按照样品数据预制构件，再工业化组装，然后诞生出一模一样的实体建筑，装满了传感器，自动采光、自动温控、自动调整灯光。

        一、什么是数字孪生数字孪生（ Digital Twin）的概念最早是由密西根大学的 Michael Gneves教授在其2002年发表的一篇文章中提出的。目前，对于数字孪生的通用定义为：充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

       打个比方我们可以投影的方式来阐述：数字孪生比喻为“投影¬¬¬¬”，它通过仿真技术采集现实世界中物理模型的各种数据，通过这些数据在屏幕上映射出一个和该物品一模一样的数字体。不但如此，我们还能通过这“投影”实时观察数字实体的运行情况，监控等各种运行参数，并通过大量数据积累结合人工智能对虚拟世界进行更进一步的模拟推演，推演结果最终对现实世界反馈，这就是该技术的价值所在。

       二、数字孪生给我们带来什么全球知名的未来学家Thomas Frey预测，到2022年，85％的物联网平台将使用某种数字孪生技术进行监控，少数城市将率先利用数字孪生技术进行智慧城市的管理。在十年之后，数字孪生技术将从以下几个方面改变我们的工作和生活。

     01智能制造

      制造工厂数字孪生

       制造业的数字化（工业CAD）已有了近60年的历史，积累了大量数字模型，基于这些数字模型，在未来工厂中每台设备、每个零件、每个传感器都拥有一个数字复制体。通过数字孪生体我们可以精确地了解这些实体设备的运行方式。通过数字模型与实体设备的无缝匹配，可以实时获取设备监控系统的运行数据，从而实现故障预判和及时维修。

       02城市智脑

       智慧城市的数字孪生体

       未来，自动建模技术（BIM）将为城市提供基于图像扫描的城市数字模型，各类政务云平台为数字模型提供“生机”，将覆盖城市的每条电力线、变电站、污水系统、供水和排水系统、城市应急系统、Wi-Fi网络，高速公路，交通控制系统等所有能连接的地方。

       03推动现实世界探索

       互联网时代，搜索技术让我们得以更轻松地发现、了解和认知事物。在未来，无人机、自动驾驶汽车、传感器将取代当前网络爬虫的工作。搜索技术将变得更加复杂，我们将能够搜索气味、味道、振动、纹理、比重、反射、气压等物理世界的属性。随着时间的推移，新的搜索引擎将能够在数字世界和现实世界中找到几乎所有的东西。

       三、数字孪生目前面临的困境总体来看，数字孪生技术还处在早期阶段，数字孪生技术需要进行全域感知、运行监测，并整合历史积累数据进行运算，还要做到快速及时地输出信息，首先是高度依赖传感器所采集的数据和信息。

       在数据的感知方面，在目前的技术水平看来，在工厂中对机器的精确的全域感知依然有难度，更不要说其他领域了。物理实体的数据不够详尽，因此数字副本也会有所缺失，这就会导致数字副本得出的预测和判断有误差，这个问题的解决需要芯片、传感器、物联网等技术进步。

       其次软件上，需要更加先进的算法，各类软件的整合，例如利用人工智能、边缘计算等技术，对数据进行更加快速的分析处理，进行可视化呈现。 

       目前数字孪生技术的瓶颈来自方方面面，还无法大规模普及使用，但它可以为工业制造、未来生活带来无限的可能。随着其他技术的发展，数字孪生将有更多想象空间。

       四、目前建筑行业的数字孪生数字建筑对建筑产业将形成不可忽视的冲击力，是整个建筑业转型升级的核心引擎。当然，数字建筑的推动绝不是一个企业可以完成的，这必将是一个行业多方共同搭建的平台，基于数字建筑平台实现整个建筑业的数字化、在线化、智能化，并最终实现未来建筑的美好愿景。

       目前的BIM作为数字孪生在建筑行业的应用，也得到了很大的应用价值。不过还需要很长的一段时间磨合，毕竟像工业这么标准化的产品，数字孪生都有着重重困难，何况是每个复杂的建筑呢。但是长期来说，科技会慢慢改变建筑业，无论是数字孪生，还是BIM，都是未来的大方向。

 

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