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2、什么是“数字化双胞胎”？

   “数字化双胞胎”是指以数字化方式拷贝一个物理对象，模拟对象在现实环境中的行为，对产品、制造过程乃至整个工厂进行虚拟仿真，从而提高制造企业产品研发、制造的生产效率。

比如医药企业需在实验室过程中拥有正确的路径并准确高效地建设工厂。葛兰素史克请西门子为疫苗研发及生产的实验室实现“数字化双胞胎”，并做测试及准备文件，以便能让某种疫苗规模化生产。通过“数字化双胞胎”建成新工厂之后，企业的质量控制开支减少%，它的返工和报废减少%，推动了制药行业进入一个全新的时代。

在中国，西门子陆续与航天科工、河钢集团、宝武集团、金宇生物、凯赛生物、云南白药、九牧等企业达成合作，为其数字化升级提供咨询或解决方案，进而从数字化转型中获益。其中，西门子为航天科工造的贵州智能制造车间项目，以及与宝钢工业技术合作建设的虚拟远程运维平台和标准研究项目均被列为“年中德智能制造示范试点项目”。

数字化双胞胎是一种拟人化的说法。“数字化双胞胎”分指现实世界以及利用数字化技术营造的与现实世界对称的数字化镜像。

如果以家用电脑为例，Word文档和印出来的文稿就是一对双胞胎。以导航软件为例，城市中的实体道路和软件中的虚拟道路也是一对“数字化双胞胎”；人们在导航软件中模拟交通场景，做出最佳出行决策，就是”数字化双胞胎”技术在日常生活中的一种应用。

这是一篇报道里西门子（中国）数字化工厂集团数字化企业技术中心总监戴霁明给出的解读。

数字化双胞胎是指以数字化方式拷贝一个物理对象、流程、人、地方、系统和设备等。数字化的表示提供了物联网设备在其整个生命周期中如何运作的素和动态。数字双胞胎将人工智能、机器学习和软件分析与空间网络图相集成以创建活生生的数字仿真模型，这些模型随着其物理对应物的变化而更新和变化。

数字化双胞胎技术最早由美国国防部提出，用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞行器的模型，并通过传感器实现与飞行器真实状态完全同步，这样每次飞行后，根据现有情况和过往载荷，及时分析评估是否需要维修，能否承受下次的任务载荷等。

可以预见，数字化双胞胎技术在工业生产、智能制造等多个领域会有广泛的应用前景。

另外能够进一步的是数字仿真镜像和物理世界可以联动起来，数字世界可以进行预测试错等方式提前判断得到结果，自动反馈到物理世界/真实世界从而自动调整生产或者运营方式。

广泛的来讲，数字化双胞胎技术会成为在IoT时代的一个利剑。

数字皮肤双胞胎

研究人员已开发出一种数字皮肤双胞胎，这个项目由诺华研究基金会和材料科学与技术能力中心资助。其目标是通过智能纤维和薄膜控制经皮给药，如止痛药和胰岛素，同时以传感器监测患者的生命体征。

基于这些数据，数字双胞胎可以预测个体剂量并监测治疗成果。根据同样的原理，下一步，二重身可能被用来检查伤口的愈合过程。考虑到这一点，研究人员已设计出一种集成传感器的智能绷带。

研究团队正致力于融合两个创新研究领域来开发数字双胞胎：使用透皮绷带进行经皮非侵入性药物管理，以及使用实时模型控制和预测治疗过程。皮肤作为最大的器，为特定大小的药物分子进入人体提供了一个作用面积大的、理想的通道。

然而，传统治疗所用的膏药剂量实际上难以控制的，因为即使膏药早就被揭掉，一些活性物质仍可以从皮肤层释放进入体内。目前的系统通过测量患者血液中的药物浓度来提供反馈，但只能确定药物的剂量是过高还是过低，仍无法做到对药物实际需剂量的精准预测。

相比之下，一个由附着在皮肤上的非侵入式传感系统提供数据的数字双胞胎，能实现药物活性的精准和个性化剂量。数字二重身的计算机模型也将患者的皮肤特征纳入考量范围。毕竟，活性物质的吸收，会因膏药所贴部位的不同或所贴对象的不同而呈现差异。比如给晒得黝黑的运动员贴、给皮肤苍白的老太太贴，或者给皮肤柔软的新生儿贴，药物的吸收都是不一样的。

这个由智能膏药和实时监测模型组成的新系统，是向一个充满前景的全新领域迈出的关键一步。经皮药物管理的个性化数字双胞胎，让我们离人类化身更近了一步。

接下来，研究人员将为经皮治疗化身编写一个复杂的多物理场仿真皮肤模型（Multiphysical Skin Model），该模型由皮肤上的传感器提供数据。人体的生物物理双胞胎，将用于辅助传感器开发。

基于覆盖人体模型的传感器提供的信息，可测算真实患者的生理值和反应，比如皮肤温度或排汗率的变化。Empa已建立了人体模型和一个互联的计算机模型系统来模拟人类的生理反应。该系统将被用于建立由大量的变量控制的、更为复杂的数字双胞胎。

“虚拟双胞胎不仅必须对变化做出快速反应，还要能安全、个性化地预测药物剂量。”研究者说。