1.1.4　数字孪生的典型特征

从数字孪生的定义可以看出，数字孪生有几个典型的特征，分别是互操作性、可扩展性、实时性、保真性和闭环性，如图1-4所示。

图1-4　数字孪生的典型特征

1．互操作性

物理实体需要将实时参数数据传输给数字孪生体，数字孪生体需要通过算法模型进行处理、演算后的结果输出反馈给物理实体，故两者是实时连接、双向映射、动态交互的。

2．可拓展性

一般情况下，通过三维仿真技术参照物理实体外形结构一比一构建数字孪生体，但是，数字孪生体在赋予了算法模型以及其他内在结构后俨然已经成为一个会动的并且聪明的虚拟系统。在这种情况下，可以通过集成、添加或替换其内部数字模型将数字孪生体扩展成不同的模型内容。

3．实时性

数字孪生的基础就是数据，并且数字孪生体一般都是建立在计算机系统中的。为了方便计算机系统的识别与处理，数据更为重要。

物理实体不管是否可见都是客观存在的，而数字孪生体最基本的就是要对物理实体进行表征：一个是外观，一个是状态，一个是内在机理。这些表征数据必须是实时的才能保证两者的虚实映射关系。

4．保真性

数字孪生的基础就是“克隆”，要保证数字孪生体模型与物理实体的仿真模拟，这就要求物理实体和虚拟数字孪生体不仅在外观几何结构中要保持一致，还要在内在机理与状态中遵从仿真模拟原则。基于不同的应用场景，数字孪生体对于物理实体的仿真程度也各有不同，例如，有的场景下可能更注重外在几何结构的仿真模拟，有的场景下可能更注重内在机理的仿真模拟，所以在应用中还要根据特定需求来进行取舍。

5．闭环性

数字孪生体与物理实体的可视化模型的区别就在于：数字孪生体通过获取物理实体的相关数据，加上相关算法模型能对这些信息进行描述与分析，可以进一步分析物理实体的内在机理，对了解和控制物理实体具有十分显著的作用；物理实体的可视化模型虽然获取了物理实体的实时数据，但是它只是物理实体的外部表现，对物理实体的研究仅限于表层，无内在研究。

数字孪生体具有分析、表达与控制的能力，其实就是赋予其一个聪明又强大的“大脑”，这个“大脑”能接收物理实体传输进来的数据，也能时刻监视、分析并为物理实体输出对应决策信息，进而控制物理实体，即数字孪生具有闭环性。