大约在20年前，数字孪生在制造和产品生命周期管理的背景下首次出现。从那时开始，数字孪生的概念被传播到其他领域，例如建筑，城市规划和医疗保健等等。

随着计算能力越来越超乎我们的想象，未来越来越多的物理实体最终可能会出现数字化对等物，包括人类。

什么是数字孪生？数字孪生可以理解为是动态链接到一个物理实体的虚拟表示，利用数据集成多维度的仿真然后再虚拟空间中完成映射。一个人的数字孪生会由其被采集的个人数据或共享的健康参数组成。

数字孪生是从哪里来的？

在90年代末，现任佛罗里达理工学院高级制造首席科学家迈克尔·格里夫斯还是一名博士研究生，他觉得他这篇主题为“将物理工作转移到虚拟空间的策略”的论文可能无法通过论文委员会。因为在博士课程中做一些太新颖的论题，通过的机会反而会大大减少。因此他改为撰写有关商务通信的论文。但这并没有阻止他考虑用数字融合物理世界的想法。

当时，工程师和制造商都在从物理模型和2D蓝图进入3D计算机辅助设计（CAD）模型迈出脚步。计算机的处理能力有望成倍增长。使用第一台超级计算机ILLIAC IV的格里夫斯想，如果这些3D模型可以融入更多的信息，那一定会创造出意想不到的价值。也就是说，过去只能在物理世界中进行的工作可以迁移到虚拟世界中，而过去被困在脑海中的可能性可以在数字空间中发挥作用。

格里夫斯说：这个想法是我可以虚拟地创建产品，进行虚拟化测试并提供虚拟化的支持。只有一切都对应并且正确时，我才可以发表论证使用数据而不是昂贵的原子。

当格里夫斯在2002年在密歇根州特洛伊市的制造工程师协会会议上首次提出他的构想时，他在“产品生命周期管理”的框架下提出了这一构想。 直到七年后，格里夫斯的一个同事，美国国家航空航天局（NASA）首席技术专家约翰·维克斯（John Vickers）将这一概念纳入组织的路线图报告中，并获得了一个活泼的名字：数字孪生。

咨询了在NASA工作的维克斯帮助格里夫斯明确了数字孪生的价值主张：如果将生产的产品投放到太空中，我们无法通过物理距离来了解和改进它们。除此之外，航空航天制造的价格昂贵，有充分的理由在数字领域做进一步的工作。

数字孪生的优点是什么？

对于制造商和他们的客户而言，数字孪生的两个优点主要是节省成本和提高安全性。

例如，NASA将通过数字孪生增材制造或3D打印制成的火箭零件。维克斯说，数字孪生模型将使测试和鉴定过程比在物理世界中进行实验更容易且更具成本效益——正如格里夫斯所说的“原子很昂贵”。

维克斯说，在那之前，NASA必须通过数百次甚至数千次昂贵的实验对数字孪生模型进行鉴定。他猜测目前大约有75%的实验数据来自物理测试，25%的数据来自数字孪生，这意味着现在整个支出比以前更多。但是，一旦这个比例开始下降，以后就可以节省大量的资金。

格里夫斯说有一个问题一直困扰着他，如果数字孪生是物理实体的虚拟副本，那么数字孪生在实体出现之前该如何存在呢？

他表示创建一个物理配对，以将数字孪生模型与仿真模型或其他模型分开。换句话说：数字孪生是物理世界中已存在或即将存在的某些事物的虚拟模型。

数字孪生在医疗保健中的作用

在五到十年内，数字孪生将成为预测医学的有力工具，它可以根据自己的纵向数据以及具有相似特征的患者的数据来评估患者的风险。