数字孪生（Digital Twin）

数字孪生（Digital twin），数字双胞胎，也被称为数字映射、数字镜像。现实世界中的一个物理事物，用软件建模的形式把它数字化，包括静态的属性和动态的数据，且随着物理对象变化而实时更新模型，其本质是新一代信息技术在建模和仿真中的应用。

数字孪生，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。

物联网（Internet of Things，简称IoT）的兴起，万物互联，当所有的东西都有了传感器，获取实时数据已不再困难，数字孪生（Digital twin）的价值真正意义上就体现出来了，尤其体现在制造业。2020年11月工信部牵头发布《数字孪生应用白皮书》，数字孪生技术与国民经济各产业融合不断深化，有力推动着各产业向数字化、网络化、智能化方向发展，成为我国经济社会发展变革的强大动力。

数字孪生的模型

数字孪生是物理对象的一个数字化模型，这个模型需要可以接收到物理对象的数据，同时能够通过模型内部的部队演化来保持和物理对象的一致，并将信息反馈到模型，从而实现模型对物理世界的动态优化。

数字孪生的技术和支持基础包含：建模和仿真技术（Moduling&Simulation）、数字模型和物联网的结合。

动态数据驱动的仿真（Dynamic data driven silulations，DDDS）是数字孪生实现的主要技术，其核心技术包括：传感技术、CAD技术、CAE技术、PLE技术、VR、AR技术等。

数字孪生的技术架构：

数字孪生的实现方案：

1、虚拟场景构建：结合物理场景实际需求，构建数字孪生的物理场景虚拟，利用WebGL的第三方三维引擎Three.js和Blender软件进行三维建模和场景建模，并且使用LOD算法对场景进行优化。

2、场景搭建：使用Three.js三维引擎将JSON格式的三维模型添加到Canvas画布上进行场景搭建，并将物理场景渲染至浏览器上，呈现物理场景模型可视化界面。

3、场景优化：LOD（Level of Detail），通过对层次化细节的处理，来补偿损失的硬件性能，在用户察觉不到效果损失的前提下，可以提高实时显示系统的帧率。

4、数据采集（静态、动态）：使用WebSocket协议双向通信的特性，将其作为浏览器和服务器之间数据交互的方式，允许服务器主动将数据推送到浏览器，确保数据传输的高效性和实时性。

相关的技术列表：

1、WebGL（Web Graphics Library）是一种JavaScript API，可在Web浏览器中呈现3D图形效果，它是通过对几何场景的顶点数组、着色器、渲染和矩阵变换进行编程来创建一个三维场景。

2、Web，HTML的Canvas，实现2D基本图形及动画效果。

3、Three.js是基于原生WebGL封装运行的三维引擎，在所有WebGL引擎中，Three.js是国内文档资料最多、使用最广泛的三维引擎，Three.js是纯渲染引擎，而且代码易读，适合作为学习WebGL、3D图形、3D数学应用的平台，也可以做中小型的重表现的Web项目。