?數字孿生，這一目前炙手可熱的概念，實際上距離它的提出已有20年之久；距離它的萌芽，已過去了50年。籍籍無名的它，在無人問津的黑暗角落蟄伏了太久。那么，數字孿生從提出到爆發這段時間，到底經歷了什么？

本期，我們就來聊聊這個數字孿生的起源。 

 阿波羅13號驚魂

多年以后，當吉姆·洛弗爾回想起那次在阿波羅13號載人登月飛船上遭遇的事故時，依然心有余悸。當時火箭已經起飛近56小時，距離地球約33萬公里，正搭載著阿波羅13號向月球飛馳而去。一切似乎都在正軌上完美運轉。

?△ 阿波羅13號，圖片來源：維基百科

忽然，包括吉姆·洛弗爾在內的3名宇航員的耳邊響起了巨大的爆炸聲，隨之駕駛艙被告警燈照亮，刺耳的報警聲響起。

△ 包括吉姆·洛弗爾的三名宇航員，圖片來源：維基百科?

事后查明，這是阿波羅13號生活艙中的一個氧氣罐發生了爆炸，嚴重地損壞了主推進器，對宇航員們的生命至關重要的氧氣，也正在向太空之中泄漏。遭此變故，登月顯然是不可能了。此時，數千名NASA（美國國家航空航天局）地面支持人員在之后3天半時間里夜以繼日工作的唯一目標，就是讓飛船上的三名宇航員安全回家。

△ NASA的后臺控制中心，圖片來源：維基百科?

這無疑是一個非常巨大的挑戰。值得慶幸的是，NASA最終挽狂瀾于既倒，成功地完成了任務，讓吉姆·洛弗爾和他的同事們在危機四伏中毫發無損地走出了飛船。這一讓人興奮的“奇跡”，到底是怎么做到的呢？原來，與阿波羅13本體一同完成的，還有一套極其完整、高精度的模擬仿真系統。這套由多臺計算機聯網組成的龐大系統包含了阿波羅13號的所有核心部件，以及用于培訓宇航員和任務控制人員所用到的全部任務操作，自然也涵蓋了多種故障場景的處理流程。

△ 圖片前部的是登月艙模擬器，后部的是指令艙模擬器  圖片來自NASANASA

通過和吉姆·洛弗爾及其他宇航員的通信，了解了飛船上哪些系統正常工作，哪些系統已經故障之后，制定了一個大膽而周密的返航方案。

該方案沒有任何人實踐過，但卻必須確保萬無一失，任何的意外都意味著災難的發生。NASA將阿波羅13號當前的配置狀態，按質量、重心、推力等參數輸入模擬器，再安排后備宇航員在模擬器上進行操作演練，對每一個操作步驟的可行性進行了充分的驗證。

剩下的工作驚險而枯燥，就是宇航員們嚴格按照在模擬器上驗證后形成的操作指令清單來執行。果然，他們最終成功地回到了地球表面。

△ 阿波羅13飛行路線圖，圖片來源：維基百科

?毫無疑問，造就了本次輝煌成功的頭號功臣，就是那套位于地面機房內，卻極其完整、高精度地復刻了阿波羅13號的模擬器。

多年后，它將會擁有一個更為響亮的名號：數字孿生。

2010年，NASA在其發布的《建模、仿真、信息技術和處理路線圖》中，正式提出了數字孿生的概念：

△ 數字孿生的最初定義，來源：NASA 《Modelling SimulationInformation Technology & Processing Roadmap ：TechnologyArea 11》

“數字孿生，是一種集成化的多種物理量、多種空間尺度的運載工具或系統的仿真，該仿真使用了當前最為有效的物理模型、傳感器數據的更新、飛行的歷史等等，來鏡像出其對應的飛行當中孿生對象的生存狀態。”

如此看來，最早明確提出“數字孿生”這一概念的，應該是非NASA莫屬了。   

數字孿生的發明者之爭

然而，現實就是如此的吊詭，目前大多數文章在追溯數字孿生的起源時，都會提到美國的Michael Grieves（邁克爾·格里夫斯）博士。

△ Michael Grieves（邁克爾·格里夫斯）博士，圖片來源：網絡

?這到底是怎么回事呢？

讓我們把時間倒回到2016年。這一年，克爾·格里夫斯博士發表了一篇叫做《數字孿生：減輕復雜系統不可預測、不期望結果出現的行為》的文章，對數字孿生的類型和作用進行了抽象而清晰的描述。

此外，該文章里還寫道，他在2011年一本書中，就已經明確提及到了“數字孿生”，雖然當時這些字眼僅僅是對數字孿生的前身“信息鏡像模型”的描述。

按克爾·格里夫斯博士后來的說法，他早在2002年針對產品生命周期管理（PLM）的一次演講中，提到的現實空間和虛擬空間的映射關系，已經具備數字孿生的所有要素。

△ 數字孿生概念的早期模型，圖片來源：維基百科

?好家伙，直接把數字孿生這一概念的提出時間提前了近十年。這也是業界普遍流傳Michael Grieves博士為數字孿生概念提出者的原因。盡管存在諸多爭議，但從Michael Grieves博士在2006年、2011年、2014年、2016年陸續發表的諸多文章來看，他提出的產品生命周期管理、信息鏡像模型、以及后面對數字孿生的闡述，都在客觀上奠定了數字孿生的思想和理論基礎。其實，如果我們愿意，數字孿生這一概念的起源還可以追溯得更早。在1991年，美國的David Gelernter就寫了一本叫做《鏡像世界》的書，里面已經包含了數字孿生思想的萌芽。

△  David Gelernter，圖片來源：維基百科?

在2004年，中國科研人員王飛躍也發表了一篇名為《平行系統方法與復雜系統的管理和控制》的文章，其中提出了平行系統的概念，這也已經和數字孿生非常接近了。

△  王飛躍，圖片來源：網絡8類。

所以，我們不必刻意追究誰到底是數字孿生概念的發明者，關注這一技術方向可以在哪些領域得以應用，能給我們的生活帶來什么樣改變無疑是更有意義的。   

 數字孿生概念的普及

數字孿生本質上并不是一種技術，而是一種解決復雜問題的方法論：在一個設備或系統的基礎上，創造一個數字版的“克隆體”；該克隆體是“本體”的高精度模擬，并可實時和“本體”保持數據同步；因此，任何要在本體上進行的操作，都可以先在克隆體上進行驗證確保方案可行。

△  數字孿生在工業制造中的應用，圖片來源：網絡?

也就是說，數字孿生的奧義，把“耐操”的克隆體作為實驗對象來求取復雜問題的最優解，從而避免不合理決策危及“脆弱”的本體。

從2017年起，Gartner將數字孿生列入其“超級周期”，這一概念隨之進入大眾的視野，從此迎來了快速增長。

目前，數字孿生已在工業制造、智慧城市、基建工程等領域得到了廣泛的應用并不斷外溢，正不斷浸潤著我們的主業：通信行業。

至于數字孿生到底能在通信中發揮什么樣的作用，就讓我們下期再來討論吧。非常感謝大家能看到這里。?