數(shù)字孿生（Digital Twin）
數(shù)字孿生（Digital twin），數(shù)字雙胞胎，也被稱為數(shù)字映射、數(shù)字鏡像?，F(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)物理事物，用軟件建模的形式把它數(shù)字化，包括靜態(tài)的屬性和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，且隨著物理對(duì)象變化而實(shí)時(shí)更新模型，其本質(zhì)是新一代信息技術(shù)在建模和仿真中的應(yīng)用。
數(shù)字孿生，充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。
物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，簡稱IoT）的興起，萬物互聯(lián)，當(dāng)所有的東西都有了傳感器，獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)已不再困難，數(shù)字孿生（Digital twin）的價(jià)值真正意義上就體現(xiàn)出來了，尤其體現(xiàn)在制造業(yè)。2020年11月工信部牽頭發(fā)布《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》，數(shù)字孿生技術(shù)與國民經(jīng)濟(jì)各產(chǎn)業(yè)融合不斷深化，有力推動(dòng)著各產(chǎn)業(yè)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展變革的強(qiáng)大動(dòng)力。
數(shù)字孿生的模型
數(shù)字孿生是物理對(duì)象的一個(gè)數(shù)字化模型，這個(gè)模型需要可以接收到物理對(duì)象的數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠通過模型內(nèi)部的部隊(duì)演化來保持和物理對(duì)象的一致，并將信息反饋到模型，從而實(shí)現(xiàn)模型對(duì)物理世界的動(dòng)態(tài)優(yōu)化。
數(shù)字孿生的技術(shù)和支持基礎(chǔ)包含：建模和仿真技術(shù)（Moduling&Simulation）、數(shù)字模型和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。
動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的仿真（Dynamic data driven silulations，DDDS）是數(shù)字孿生實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)，其核心技術(shù)包括：傳感技術(shù)、CAD技術(shù)、CAE技術(shù)、PLE技術(shù)、VR、AR技術(shù)等。
數(shù)字孿生的技術(shù)架構(gòu)：
數(shù)字孿生的實(shí)現(xiàn)方案：
1、虛擬場景構(gòu)建：結(jié)合物理場景實(shí)際需求，構(gòu)建數(shù)字孿生的物理場景虛擬，利用WebGL的第三方三維引擎Three.js和Blender軟件進(jìn)行三維建模和場景建模，并且使用LOD算法對(duì)場景進(jìn)行優(yōu)化。
2、場景搭建：使用Three.js三維引擎將JSON格式的三維模型添加到Canvas畫布上進(jìn)行場景搭建，并將物理場景渲染至瀏覽器上，呈現(xiàn)物理場景模型可視化界面。
3、場景優(yōu)化：LOD（Level of Detail），通過對(duì)層次化細(xì)節(jié)的處理，來補(bǔ)償損失的硬件性能，在用戶察覺不到效果損失的前提下，可以提高實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的幀率。
4、數(shù)據(jù)采集（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）：使用WebSocket協(xié)議雙向通信的特性，將其作為瀏覽器和服務(wù)器之間數(shù)據(jù)交互的方式，允許服務(wù)器主動(dòng)將數(shù)據(jù)推送到瀏覽器，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝院蛯?shí)時(shí)性。
相關(guān)的技術(shù)列表：
1、WebGL（Web Graphics Library）是一種JavaScript API，可在Web瀏覽器中呈現(xiàn)3D圖形效果，它是通過對(duì)幾何場景的頂點(diǎn)數(shù)組、著色器、渲染和矩陣變換進(jìn)行編程來創(chuàng)建一個(gè)三維場景。
2、Web，HTML的Canvas，實(shí)現(xiàn)2D基本圖形及動(dòng)畫效果。
3、Three.js是基于原生WebGL封裝運(yùn)行的三維引擎，在所有WebGL引擎中，Three.js是國內(nèi)文檔資料最多、使用最廣泛的三維引擎，Three.js是純渲染引擎，而且代碼易讀，適合作為學(xué)習(xí)WebGL、3D圖形、3D數(shù)學(xué)應(yīng)用的平臺(tái)，也可以做中小型的重表現(xiàn)的Web項(xiàng)目。
