時至今日，物聯網已經成為人盡皆知的重要概念，并在全球范圍內掀起一波新的技術浪潮，但與之對應，數字孿生的知名度明顯沒那么高。所謂數字孿生，是指利用物聯網設備傳回的數據流構建而成的數字化空間。除了區塊鏈與人工智能等新興技術，數字孿生對于下一次工業革命也有著至關重要的推動作用，因此預計2023年相關行業總值將達到133億美元。

數字孿生——物聯網的核心所在

數字孿生，是指通過計算機程序為物理世界建立一套數字化表示，而這里的計算機程序需要使用來自現實世界及周邊環境的數據流建立起模擬模型，用以預測產品或流程的運作效果、同時避免物理對象發生故障，最終降低實際成本。數字孿生可以通過預測分析、監控與研究不同場景下的各類行為提供準確預判，根據2017年德勤與畢馬威發布的《炒作之外：解讀工業4.0與數字孿生》報告，數字孿生技術有望徹底顛覆眾多現有流程。

要成功實現數字孿生，一大前提就是保證素材信息可靠無誤且盡可能準確。此外，信息安全也應得到有力保障，因為這類內容一旦外泄、往往會引發巨大的經濟損失。正因如此，區塊鏈作為可行的解決方案才格外值得關注，并成為數字孿生發展中不可或缺的好伙伴。

在物聯網領域，一切數據必須牢牢把握兩個基本點：可訪問、可理解，而數字孿生的普及趨勢也正是由此而發。隨著物聯網設備的普及，數字孿生能夠大大簡化應用流程，依靠從容穩妥的數據流處理能力容納更多現實世界中各位置或對象的實時信息。換句話說，數字孿生就如同一種中介，負責將來自物理世界的數據與需要使用這些數據的應用程序對接起來，再以數字化方式加以呈現。

如前所述，物聯網設備收集的所有數據必定要匯聚于一處;在擁有數字孿生副本的情況下，副本自然就是這個匯聚目標。以此為基礎，包含大量數據并可以放心作為“事實來源”的數字孿生就成為后續應用程序和軟件集成的理想平臺。目前，數字孿生技術的開發和創建主要面向三大用途：

數字孿生原型(DTP)：在創建最終實體產品之前，首先制作一份數字版本以觀察其行為與運作方式。

數字孿生實例(DTI)：在產品創建完成后，可以利用數字孿生測試不同調整路線與不同使用場景，規避高昂的實體測試成本。

數字孿生聚合(DTA)：通過一組預設的分析技術、先決條件等從DTI提供的信息當中確定產品功能。

區塊鏈與數字孿生

為了提高效率、更充分的發揮數字孿生優勢，各數字孿生副本之間必須相互連通、建立體系。正因為如此，數字孿生與對應的資產必須具備可識別性，保證順利檢測并與之交互。目前的一類前瞻性解決方案采用集中式模型，其中由集中式平臺負責各數字孿生副本的注冊、身份管理與授權，借此將副本引入公共網絡。但這還只是過渡方案，最終目標應該是建立起去中心化的行業生態，擺脫中心化平臺對身份與數據的管理、進而消除商業壟斷的可能性。考慮到這一點，將區塊鏈技術與數字孿生相結合才顯得如此重要。區塊鏈高透明度、去中心化的數據存儲加上數字孿生安全、可靠的數據交互，再輔以智能合約功能，有望在實現自動運營的同時、將系統效率和安全性提升至新的水平。

數字孿生所使用的收集信息還必須具備不可變屬性，確保實際發生的一切、由誰執行、數據變更內容等均有明確記錄并可隨時追溯，這就避免了傳統數據庫常被網絡攻擊侵擾的問題。如此一來，數字孿生信息將被存儲在數據鏈內，并用以驗證數據來源與數據內容。另一方面，如前文所述，這些特性與智能合約結合之后，即可通過自動化流程將各數字孿生副本連通起來、進而建立協作體系。這樣的系統再匹配機器學習技術，即可達成行為預測、安全分析、全局/全球連接等意義更為深遠的發展目標。

區塊鏈技術與數字孿生結合的優勢，在數字安全層面也有充分體現。各數字孿生副本間的去中心化匹配和連接，將大大提高攻擊活動突破安全層和數據層的難度。而且一旦被發現，惡意攻擊者將被立即清除出鏈。另外，區塊鏈的介入也將使實時數據分析成為可能，大大提高預測的準確性與及時性。同時，數據完整性、正確性及抗篡改性也將得到顯著增強，再配合更好的數據存儲方式與可追溯性，無疑有益于后續研究與進一步分析。

數字孿生的優勢與用例

正如麥肯錫公司所言，數字孿生的應用有望將簡略提升達20%。數字孿生有助于解釋物聯網設備收集到的數據，進而以更靈活、更高效的方式衡量業務KPI。此外，數字孿生還能為當前正在發生的一切建立全局視圖，同時立足不同場景重建模擬環境，由此消除以往只能借助物理或真實環境進行的實體模擬，顯著降低成本并實現系統優化、最終迅速提升投資回報率。可以說，只要掌握了正確數據，數字孿生就能幫助我們對新方案開展分析、預估和測試，無需高昂成本即可建立起新的商業模式。

數字孿生對應的另外一些商業用例則面向制造商，例如汽車制造廠。福特公司就為旗下生產的各款車型開發出七套數字孿生副本。另一方面，醫療保健行業也受到技術發展的推動，為患者創建的數字孿生能夠提供模擬環境，幫助醫師預先測試診療方案的潛在效果。接下來是能源部門，他們可以利用數字孿生獲得更高效的設計方案，據此調優以增強系統效率。最后則是智慧城市，新加坡與上海都已建立起完整的數字孿生副本，用以改善能源利用率、交通流量等……在數字孿生的支持下，我們朝著所能想象的智慧城市目標再次邁出堅實的一步。

無論大家是否接受元宇宙這個概念，數字孿生都將在這片充滿未知的天地中作出貢獻。這個全新的純數字世界在互聯與安全層面提出諸多需求，而相應的解決方案必須以增強現實或虛擬現實的形式呈現。在數字孿生的幫助下，研究人員可以將真實數據引入這片虛擬世界，在現實的啟迪下為最終用戶提供更加身臨其境的體驗。