五十年前，美国宇航局将其太空舱的全尺寸模型放在手边，以帮助它诊断太空中真实太空舱的问题，并帮助它解决可以与遥远的宇航员交流的问题。数字孪生的想法非常相似。然而，与构建太空舱或任何其他物理对象的物理模型不同，数字孪生涉及对仅作为计算机代码存在的对象进行准确的数字模拟。
数字孪生的功能
在许多方面，数字孪生类似于虚拟机，因为它是一个数字实体，旨在模仿真实对象的工作方式。但是虚拟机旨在用作真实物理计算机的替代品。相比之下，数字双胞胎旨在进行测试和试验，但最终目的是将数字双胞胎中获得的任何见解用于数字双胞胎的物理对应物。
一个很好的例子是使用汽车和数字碰撞测试假人的数字孪生。汽车设计师可以在许多不同类型的碰撞场景中运行汽车和一个或多个假人的数字孪生，并使用这些碰撞的数据，最终目的是对真实汽车的设计进行安全改进。
数字孪生和物联网
创建太空舱、汽车和碰撞测试假人的精确数字孪生是一项极其复杂的业务，涉及研究这些项目的物理特性，然后开发一个精确的数学模型来描述它们及其行为。
但对于物联网相关人员来说，好消息是，所讨论的“事物”通常是相对简单的传感器，与太空舱或汽车这样复杂的事物相比，这些传感器的数学建模可能要简单几个数量级。这意味着为多种类型的物联网设备创建数字孪生相对简单、快速，而且至关重要的是，成本低廉。
许多物联网环境也由大量简单的相同设备组成，例如集装箱中的温度或湿度传感器，或车辆中的GPS单元。这意味着一旦创建了设备的数字双胞胎，只需制作数字双胞胎的多个副本并为其提供数据，就可以创建大量这些设备协同工作的模拟。这可以是“人工”数据，也可以是现有物理设备接收的数据。正如我们将看到的，这对大规模物联网部署和管理的影响是巨大的。
多种物联网应用
在物联网计划的最初阶段，数字孪生可用作设备原型，以帮助微调设备本身及其固件、加密系统和其他软件的精确设计。完成此过程后，数字孪生可用于通过测试实际需要多少设备、它们应放置在何处以及它们应如何通过各种网络连接到数据收集中心来帮助优化设备部署。
测试更新和更改
一旦部署了大量设备，数字孪生还可以用于测试固件和其他软件补丁和更新，然后再通过无线方式将它们发送到物理对应物。当设备相互交互的方式发生变化时，这可能特别有用，因为大规模模拟允许开发人员在大规模部署补丁和更新之前查看结果。
数字孪生还可用于帮助设计和管理网络拓扑的变化，甚至是收集数据的地方。例如，一个组织可能正在其自己数据中心的服务器上从其IoT设备收集数据，但随着IoT网络的扩展，它可能决定需要将数据发送到云端进行收集。
在这种情况下，数字孪生可以帮助预测何时需要进行转换、性能可能会受到哪些正面或负面影响，以及需要多大规模的云资源才能获得所需的数据收集和处理性能水平。
预测双胞胎
物联网网络中这种数字孪生的使用可能被称为“预测孪生”。除了使用真实数据，用作预测双胞胎的数字双胞胎网络还可以用于测试不同类型的数据流、增加的数据流量和许多其他情况的影响，以了解对物联网网络的影响，以及将来可能需要哪些更改。数字双胞胎也可以用作预测双胞胎，因为它们还可以用于预测在许多不同的使用场景下何时可能需要维护或更换物理对应物。
数字孪生的价值
由于物联网设备相对简单，并且数字孪生可以以很少的成本或免费进行复制，因此数字孪生非常适合物联网部署。认识到这一点，Gartner预测，在不久的将来，“数十亿事物”将存在数字孪生。
Gartner副总裁David Cearley表示，数字孪生对部署物联网的组织可能带来的好处是惊人的。“在维护维修和运营(MRO)以及优化的物联网资产性能方面可能节省数十亿美元，”他总结道。
