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摘要：数字孪生，一般指收集现实空间中的物理对象的数据，将其复制到数字空间中，创造另一个世界的手法，在数字上对现实空间的对象（机器、设备、城市、地区、国家等）进行管理、控制、解决问题、预测等。

关键词：数字孪生、3D建模、模型、预测

数字孪生是什么?

数字孪生虽然没有严格的定义，但一般来说，是指收集现实空间中的物理对象的数据，将其复制到数字空间中，创造另一个世界的手法。目的是利用这种复制，在数字上对现实空间的对象（机器、设备、城市、地区、国家等）进行管理、控制、解决问题、预测等。

例如，在数字空间中再现航空发动机在飞行中的运转状况，并对其进行管理的系统。通过数字孪生进行运转的优化、故障和状态不佳的预防、维护等，即使不直接接触现实中的发动机，也能理解实际运转中的发动机状态并采取对策。

实现数字孪生的关键技术

为了实现数字孪生，各种技术的提升和合作不可或缺。不仅是提高基本的电脑计算处理能力，也要发展收集多种、大量数据的感测技术、将数据传送到数字空间的通信技术、AR及VR等技术等，将这些组合起来才能够实现数字孪生。

制作出的3D数据的案例。

（左）柏之叶校园站周边；（中）白丝瀑布泷见桥周边；（右）产综研筑波中心中央区域

作为现实空间的测量技术，可以使用车载激光扫描仪和摄像机等对道路和周边状况进行3D测量的MMS（移动测绘系统），以及利用飞机的激光测距等。另外，近几年3D扫描技术迅速发展，非专业人士也能以低廉的价格使用。例如，现在的智能手机中有些具备只需用户拍摄视频就能制作3D模型的功能。像这样，随着技术整体的提升，数字孪生正在逐渐普及。但是，由于能够收集的数据种类和数量都变得丰富，如何将这些数据整合起来成为下一个课题。

数字孪生可以实现的事情

在像工厂这样受管理的封闭空间内，几乎没有来自外部的变动因素，因此构建数字孪生也变得容易。例如，用数字孪生再现生产设备，有助于提高生产效率和避免故障。

如今，在室外和野外等一般空间能收集的数据越来越多，例如天气、人流量等随时变动的数据都能被收集起来，从而接近于像工厂一样的受管理空间。这样一来，收集一般空间的数据，及时捕捉环境变化的数字孪生就成为可能。即使机器人不具备独立应对剧烈变化的复杂状况的能力，但只要在一定程度上接近受管理空间的条件下，即可以根据与之相匹配的指令进行作业，可应用于自动驾驶技术。

另外，日本产业综合研究所与森林综合研究所共同进行的研究中，制作森林地区的数字孪生，掌握植被和路面状况，帮助自主机器人进行木材采伐和搬运。

数字孪生的课题

数字孪生可以广泛应用于工厂、物流、医疗、城市规划、交通规划、灾后重建、考古研究等领域。

一个重要的课题是思考时间轴。因为现实世界在不停地变化，如果数字世界不与之同步变化，就无法成为“孪生”。另外，如果使用数字孪生进行现实模拟，就可以把握未来的发展趋势，并据此考虑如何改变现实。

在考古学领域，可以通过遗址来模拟推导出城市和村落过去的状况，考虑到因为开发等可能会遭到破坏，可以将现在的遗址以数字孪生的形式保存下来。产综研基于这一目的，与奈良文化遗产研究所共同开发了“日本文化遗产信息数字孪生平台”。

可以一体化地看到从地下到地表状况的数字孪生平台。

数字孪生也有助于灾后重建和复兴。首先疏通哪条道路最有效，重建后的人口集中和社会经济活动发生怎样的变化等，如果利用数字孪生技术进行模拟预测，就可以据此制订重建和复兴计划。

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