数字孪生是近10年10大战略科技发展趋势，本文将讲述数字孪生的前世——数字双胞胎，利用数字技术将一个真实的世界双胞胎成为一个数字化世界。

2009年12月16日全球上映了一部影片《Avatar》（阿凡达），是由James Cameron执导的，里面有2项黑科技令人耳目一新，一是“脑-脑接口”，通过人来控制DNA匹配的阿凡达，二是“意志控制肢体”，实现机器人和人的动作同步，这就是“双胞胎”技术，用一个肢体完全模仿另外一个肢体。无独有偶，2018年3月30日上映的科幻电影《头号玩家》，现实世界中的人，在游戏《绿洲》的虚拟世界里有另外一个自己，这大概就是“数字双胞胎”。

数字孪生之热，风口之强劲，乃至全球最具权威的IT研究与顾问咨询公司Gartner连续三年（2016-2018年）将数字孪生列为当年十大战略科技发展趋势之一。世界最大的武器生产商洛克希德马丁公司2017年11月将数字孪生列为未来国防和航天工业6大顶尖技术之首。事实上，数字孪生间接的影响了智慧城市、人工智能、安防三大行业的未来发展趋势。

孪生大体上分为生理孪生、物理孪生和数字孪生三种。

根据网络报道，“数字孪生”最早由美国学者迈克尔· 格里弗斯（Dr. Michael Grieves）于 2002 年提出。密歇根大学教授Grieves在发表的一篇文章中第一次提出了数字孪生概念，他认为通过物理设备的数据，可以在虚拟（信息）空间构建一个可以表征该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系不是单向和静态的，而是在整个产品的生命周期中都联系在一起。显然，这个概念不仅仅指的是产品的设计阶段，而延展至生产制造和服务阶段，但是由于当时的数字化手段有限，因此数字孪生的概念也只是停留在产品的设计阶段，通过数字模型来表征物理设备的原型。

追根溯源，那么数字孪生（Digital Twin）到底是谁提出的?

工业互联网的基础模型和技术依托于数字孪生体（Digital Twin），虽然这个概念产生于军事领域，但很快得到了领先工业企业的认同，并投入大量资源做研究。

2011年3月，美国空军研究实验室（AFRL，Air Force Research Laboratory）做的一次演讲，明确提到了数字孪生，是最早的提出机构。根据有限的资料显示，美国国家航空航天局（NASA，National Aeronautics and Space Administration）也在同期开始关注数字孪生体，但后续对数字孪生体体系的构建贡献并不多，反而是美国国防部立刻意识到数字孪生是颇具价值的工程工具，值得全面研发。与此同时，美国通用电气在为美国国防部提供F-35联合攻击机解决方案的时候，也发现数字孪生体是工业数字化过程中的有效工程工具，并开始利用数字孪生体去构建工业互联网体系。

在2015年，工业4.0研究院（官网：www.innobase.cn）开始发现信息物理系统（CPS，Cyber-Physical Systems）不如美国工业互联网联盟（IIC，Industrial Internet Consortium）采用的数字孪生有效，为了加深对数字孪生的理解，工业4.0研究院启动了“数字孪生体概念及历史”（Concept and Origins of Digital Twin）的研究课题。

根据工业4.0研究院的研究，他们首先接触到的是美国研究教授（Research Professor）Dr. Michael Grieves在2014年撰写的Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication，虽然Grieves强调这是一份白皮书，但实际上只有6页多的正文文字，总计字数约为3000英文单词。在这篇文章中，Grieves明确指出，他在2003年密歇根的高管培训上提出了（was introduced）物理产品的数字等同体或数字孪生概念。这个声明被国内一些专家认为是Grieves首先提出数字孪生体概念的证据。事实上，Grieves似乎不太强调自己是提出者（introducer），他开始谨慎的提出数字孪生体的概念可以追溯到（dates back）自己2002年在密歇根大学PLM中心对产业界做的一次演讲。

虽然工业4.0研究院项目组阅读了几乎所有可以找到的数字孪生体文章、报告及演讲资料，但都没有发现有确凿的证据可以表明Grieves首先提出数字孪生体概念。即便是Grieves的友好单位美国国家航空航天局，在提到数字孪生的时候，也没有提及是Grieves首次提出该概念。

对于数字孪生体概念的提出，工业4.0研究院项目组找到了一份2011年3月的演讲资料，其题目就是Condition-based Maintenance Plus Structural Integrity (CBM+SI) & the Airframe Digital Twin，演讲人是Pamela A. Kobryn和Eric J. Tuegel，他们就职于美国空军研究实验室结构力学部门（Structural Mechanics Branch）。

目前没有任何书面证据显示Grieves提出了数字孪生体这个概念，而且，正式对外公开的资料显示，美国空军研究实验室在2011年3月提出了数字孪生体这个概念。

一直以来，Grieves主要围绕产品生命周期（PLM，Product Lifecycle Management）在做一些工作，但从他各种研究成果来看，他主要强调的是通过数字化来实现可视化，这一点跟海尔强调的透明工厂如出一辙。毫无疑问，利用数字化实现管理现场的透明化，或者实现产品生命周期的透明化，是有意义的，但不是数字孪生体的全部。

对比美国国防部利用数字孪生的情况，它首先对应的就是基于状态的维护+（CBM+），这就是说，美国国防部把数字孪生体看成降低维护成本、提高维护效果的工具，这跟后来美国通用电气的资产性能管理（APM，Assets Performance Management）是一致的。

由此可见，国内一些专家强调数字孪生体的仿真功能，是与其产生初期的核心价值不同的，简单把数字孪生体理解为建模、仿真甚至于CAD等，过于简单的理解数字孪生体的含义，这对于中国制造业转型升级，利用数字孪生体来实现工业互联网是不利的。

数字孪生（Digital Twin）是指