当前，以大数据、物联网、5G通信等新技术为代表的数字浪潮正在驱动新一轮科技革命，物理世界和与之相称的虚拟世界逐步形成两大体系平行发展、相互影响。数字孪生技术通过数字化建模的方式建立物理世界和数字世界之间精准映射关系，实现了现实物理系统向虚拟空间数字化模型的反馈。在此背景下，数字孪生技术凭借其虚实相生、智能交融的独特优势已经在城市建设、航空航天、車间生产等多个行业成功应用，并随着科技的发展不断扩大应用场景。深入分析数字孪生技术的特点优势和军事领域应用，是军队加快机械化、信息化、智能化融合发展，制胜智能化战争面临的重大课题。

数字孪生技术的内涵及特征

基本概念 一项新技术或一个新概念的出现，术语定义是后续发展应用的基础。与其他新兴技术概念相同，目前对于数字孪生的定义也是见仁见智。科研机构、制造厂商、军工企业或知名学者均对其有不同的定义或解释。中国电子信息产业发展研究院认为数字孪生是综合运用感知、计算、建模等信息技术，通过软件定义，对物理空间进行描述、诊断、预测、决策，进而实现物理空间与赛博空间的交互映射。通用公司认为数字孪生是对物理对象或系统在全生命周期内的虚拟表达，并通过使用实时数据实现理解、学习和推理。洛克希德·马丁、雷神、波音等公司认为，数字孪生是一套模拟单个的实物资产或一组实物资产结构、环境和行为的虚拟信息架构，利用其全寿命周期内的物理孪生数据来进行动态更新，并给出有助于实现价值的决策。总的看来，发展运用数字孪生技术，物理模型是核心，运行数据是基础，平台软件是载体。通过在数字空间实时构建物理对象来模拟、验证、预测、控制物理实体。综合分析和参考各方的概念后，本文对于数字孪生定义如下：通过数字化建模的方式建立物理世界和数字世界之间精准映射关系、实时反馈机制，构建起虚拟世界对物理世界描述、诊断、预测和决策新体系，从而反映相对应的实体空间的全生命周期。

主要特征 数字孪生的重要意义在于实现了现实物理系统向虚拟空间数字化模型的反馈。通过分析数字孪生技术的概念内涵，可以总结出其具有以下主要特征：

一是实时同步。物理实体有准确的结构模型，依据智能化算法对其外观、状态、属性、内在机理进行动态仿真，数字孪生体和物理实体彼此之间可实现动态数据同步更新，并依据相互之间的变化即刻做出相应映射。二是虚实映射。物理空间和虚拟空间可双向交互演进：不但数字孪生体能够实时反馈物理实体的状态，并且还要向物理实体反馈信息，根据需要对物理实体进行必要的干预和控制。三是共生演进。数字孪生体所模拟过程是物理实体的全生命周期，包括其设计、生产、运行、维护、修理、退役、报废等一系列实际活动，与物理实体一样具有客观唯一性。四是多维操作。物理对象和数字孪生体能够动态交互和实时连接，因此数字孪生技术具备以多样的数字模型映射物理实体的能力，具备在不同数字模型之间转换、合并、操作的特性。五是自主优化。数字孪生体可以不断收集实际系统的数据，与其上一个状态进行比较分析，基于数据进行结果分析，调整物理实体的运行方向，从而达到优化生产计划、降低潜在风险等目的。

数字孪生技术发展历程

关于数字孪生技术起源及发展的观点众说纷纭，总体来看，可以大致归纳为以下四个时期。

技术准备期（2002年之前） 数字孪生起源于传统仿真建模。通过对物理世界的观察，将其运行机理和内外部关系等以数学模型、物理模型或者计算机模型的方式进行重构，进而模拟真实世界。19世纪60年代开始，出现了以CAD、CAE为代表的一批仿真软件。1969年，在“阿波罗”计划中，美国家航空航天局（NASA）利用仿真建模技术制作了一组完全相同的空间飞行器，其中之一被留在地球上，命名为“孪生体”，以便反馈大气层外实际执行任务的空间飞行器运行状态。任务准备期间，孪生体与实体一样全程参与训练；执行任务期间，对空间飞行器输入的指令和操作同步加载到孪生体上，使其近似真实地反映运行情况，以便复现或模拟飞行器的实际状态来辅助决策。