數(shù)字孿生系統(tǒng)與傳統(tǒng)的建模仿真和實(shí)時(shí)監(jiān)控等等相比，重要特征之一就是雙向映射、動(dòng)態(tài)交互 、實(shí)時(shí)連接和迭代優(yōu)化。

雙向映射  

    物理實(shí)體系統(tǒng)和數(shù)字孿生模型(虛擬模型）通過(guò)實(shí)時(shí)連接，進(jìn)行動(dòng)態(tài)交互，亦就是物理實(shí)體的變化能及時(shí)反映到數(shù)字孿生模型中，數(shù)字孿生模型所有計(jì)算和仿真的結(jié)果，亦能及時(shí)反饋給物理實(shí)體系統(tǒng)，控制物理實(shí)體系統(tǒng)的執(zhí)行過(guò)程，即雙向映射，這也就實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)融合。

  實(shí)時(shí)連接

     實(shí)時(shí)含義，當(dāng)然在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下，其含義稍有不同。如果是對(duì)設(shè)備工作情況監(jiān)控等，實(shí)時(shí)可能指的時(shí)間小于1秒甚至毫秒級(jí)；而對(duì)于生產(chǎn)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，時(shí)間可能小于10秒甚至1分鐘；對(duì)于智慧城市系統(tǒng)而言，時(shí)間可以分鐘甚至以小時(shí)為單位來(lái)更新系統(tǒng)。如果針對(duì)單個(gè)物理對(duì)象來(lái)說(shuō)，連接含義指的是數(shù)字孿生內(nèi)部連接交互，涵蓋同維度要素間連接交互和跨維度要素間連接交互；數(shù)字孿生外部連接交互既包括數(shù)字孿生間連接交互（涵蓋人、機(jī)、物、環(huán)為對(duì)象構(gòu)建的數(shù)字孿生間連接交互），又包括數(shù)字孿生與其他非數(shù)字孿生對(duì)象間連接交互，具體為數(shù)字孿生與人連接交互和數(shù)字孿生與環(huán)境連接交互。圖1表示數(shù)字孿生連接交互內(nèi)涵[1]。

  圖1 數(shù)字孿生連接交互內(nèi)涵【來(lái)自附錄1】

圖2為文獻(xiàn)[2]   基于五維模型的農(nóng)業(yè)裝備數(shù)字孿生框架。

  圖2 基于五維模型的農(nóng)業(yè)裝備數(shù)字孿生框架【來(lái)自附錄2】

  迭代優(yōu)化

    迭代優(yōu)化指的模型能夠隨著物理實(shí)體系統(tǒng)的變化進(jìn)行模型功能的更新和演化，并隨著時(shí)間的推移進(jìn)行持續(xù)的性能優(yōu)化，基于模型的全生命周期的靜態(tài)數(shù)據(jù)及模型運(yùn)行過(guò)程的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（數(shù)字孿生數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)模型的自我修正、自我優(yōu)化，讓原始模型越來(lái)越好用，進(jìn)而滿足裝備及復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)其智能性的需求。

    因此，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的感知、建模、描述、仿真、分析、預(yù)測(cè)和調(diào)控等方面，數(shù)字孿生系統(tǒng)必須不斷的迭代優(yōu)化，亦就是當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)、外部情況變化時(shí)，系統(tǒng)要做出針對(duì)性調(diào)整，能根據(jù)服務(wù)需求，性能指標(biāo)和場(chǎng)景等不同的要求完成數(shù)字孿生系統(tǒng)拓展，重構(gòu)和多層次的調(diào)整。迭代優(yōu)化首先是在數(shù)字模型空間發(fā)生，同時(shí)亦同步在物理實(shí)體系統(tǒng)發(fā)生。

    具體來(lái)說(shuō)就是物理實(shí)體系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)系統(tǒng)對(duì)目的任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，產(chǎn)生初始信息，初始信息交由數(shù)字模型進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，在數(shù)字模型仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下，服務(wù)系統(tǒng)反復(fù)調(diào)整直至最優(yōu)；服務(wù)系統(tǒng)最優(yōu)的解決方案以指令形式傳給物理實(shí)體系統(tǒng)，物理實(shí)體系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，數(shù)字模型實(shí)時(shí)監(jiān)控物理實(shí)體并將狀態(tài)數(shù)據(jù)處理后以最快形式反饋給物理實(shí)體，并及時(shí)動(dòng)作。

[1]陶飛 馬 昕 戚慶林，等 數(shù)字孿生連接交互理論與關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng),2023,  (29)1:1-10.[2]郭大方，杜岳峰，栗曉宇，等．云-霧-邊-端協(xié)同的農(nóng)業(yè)裝備數(shù)字孿生系統(tǒng)研究[J/OL]．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).https://kns.cnki.net/kcms2/detail/11.1964.S.20230705.1051.012.html.