工業4.0浪潮之下，新一代產業革命集合多種數位技術，其中包括，數碼分身(Digital Twin)一詞最初是由Michael Grieves博士在 2002 年提出，而NASA是最早將這項技術用於太空探索任務的公司之一。隨著人工智能、AR/VR等技術日漸成熟及普及，數碼分身必然在Web 3.0世代有著重要的角色。
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什麼是 Digital twin?
數碼分身是一種虛擬模型，指的是在虛擬世界之中，將現實中存在的物體或流程做一份Copy — 等同於創建了其「雙胞胎」（Twins）。創建數碼分身的作用是從實時數據更新、機器學習和推理來模擬現實世界中的物體或流程可能的發生的反應、狀況或是研究其效能等等。
Digital Twin的應用方式
數碼分身綜合多項科技與領域，創建一個高度複雜的虛擬模型，與傳統的電子輔助設計和工程 (CAD/CAE) 模型不同，數碼分身需要有真實的對應物，對應物可以是汽車、建築物、橋樑等等。這些對應物上放置了傳感器，用以收集實時數據，映射到虛擬模型上，讓操作人員查看數碼分身時都可以預測到事物在現實世界中的表現，實際上操作起來是一個閉環過程：
從物理對象及其環境中收集數據。
數據被分析並準備好輸入Digital Twin。
Digital Twin使用新數據實時反映對應物的工作，調校虛擬環境來測試，並找到瓶頸。 在這一步可以應用人工智能來調整產品設計及發現不健康的趨勢，以防止問題持續及惡化之下高昂的代價。
將結果或問題通過儀表板可視化並呈現。
人員做出數據驅動的決策。
相應地調整對應物的參數、過程或維護計劃。
Source: IBM
Digital Twin的種類
數碼分身的種類可以級別來區分，每個級別的的數碼分身對於正常運行的流程都同樣重要。
1. 組件雙胞胎 Component Twins / Parts Twins
顧名思義，這是整個系統中單個組件的數碼分身，尤其針對對性能和功能有直接影響的關鍵組件，用以測試單個部件的穩定性和耐用性，使工程師能夠了解零件的物理、機械和電氣特性。
2. 資產雙胞胎 Asset Twins
當兩個或多個組件一起工作時，它們就形成了所謂的資產。資產雙胞胎演示了這些組件的交互，可以說是組件雙胞胎的集合，讓操作人員專注於整個系統的協同工作，尋找可以改進的地方。資產雙胞胎可以減少實體對象的平均故障間隔時間 (MTBF)和平均修復時間 (MTTR)，有效提高性能。
3. 系統雙胞胎／ 單元雙胞胎 System or Unit Twins
不同的資產組合在一起可以形成一個完整的功能系統，而系統雙胞胎是一個更高級別數碼分身，結合了多個資產雙胞胎，讓工程師操作和維護整個產品系列。
4. 流程雙胞胎 Process Twins
脫離物理對象，數碼分身亦可以應用於運作流程。在整個生產過程中，有可能有組件生產過快的情況，導致某些單個零件過剩，引致更高的高存儲及物流成本。過程數碼分身展示了系統是否都同步以最高效率運行，有助優化****產品生產的過程，讓企業以數據驅動方式監控業務發展。
Digital Twin應用例子
並非對所有企業都適用虛擬建模，因為其開發成本非常高昂。
汽車行業 － Tesla 遠程診斷
Tesla生產的每輛新車都有自己的Digital Twin。嵌入在車輛中的傳感器不斷將有關環境和性能的數據傳輸到虛擬副本，並交予人工智能分析，確保汽車可以最佳性能運作。通過這種方式，Tesla可以根據不同的氣候條件調整車輛配置及提供遠程診斷，從根本上提高其性能，從大大減少客人到訪服務中心的需求。
航空業 － 美國通用電氣制定維護時間表
世界上有70% 的飛機使用通用電氣 (General Electric Company) 生產的引擎。這所來自美國的跨國企業對數百萬乘客的安全負有部分責任。為了預測飛機的引擎隨著時間的推移而退化，GE為其引擎GE90 創建了一個Digital Twin，為遠程波音 777服務。
GE針對了引擎風扇葉片來創建數碼分身，原因是惡劣環境的影響下風扇葉片較容易剝落，尤其在沙塵滾滾的中東地區尤其有效。Digital Twin有助於在出現任何問題之前制定正確的維護時間。
能源發電 － Siemens 西門子預測燃氣輪機的性能
作為歐洲最大的工業製造公司和Digital Twin的先驅，Siemens開發了燃氣輪機和壓縮機業務的虛擬副本，並稱之為 ATOM（Agent-Based Turbine Operations and Maintenance），代表其渦輪機機隊的生產和服務，跨越供應鏈運營。ATOM 消化多源實時數據，通過運行不同的假設情景，對整個渦輪機的性能指標、維護操作和物流步驟進行全面模擬演示，並將其結果可視化，幫助公司做出更好的投資決策。
城市規劃 － 創建建築物輪廓以減少能源消耗
美國橡樹嶺國家實驗室開發的AutoBEM可以為任何建築物生成Digital Twin，依靠衛星圖像、街景、光探測和測距 (LIDAR)、原型建築和標準建築規範等信息來生成建築物的虛擬雙胞胎，雙胞胎反映了所有關鍵的外部和內部特徵，包括建築物的高度、大小和類型、窗戶和地板的數量、建築圍護結構材料、屋頂類型、加熱、通風和冷卻系統等等。AutoBEM可以預測要實施哪些技術來節省能源。這包括現代熱水器、智能恆溫器、太陽能電池板等。
模擬供應鏈 － Google 可見式物流
2021 年 9 月，Google推出了一項新服務，使公司能夠創建其物理供應鏈的Digital Twin，而這服務對零售行業、醫療保健、製造和汽車行業的組織尤其友好，它將來自來源信息聚合到一個地方，幫助客戶全面而清晰地了解他們的物流情況。Google指出以前需要兩個小時才能完成的任務現在只需幾分鐘。
資料來源：AltexSoft
採用Digital Twin技術的好處
1. 共享數據
使用Digital Twin的主要好處之一是可以跨部門、跨組織地共享數據。傳統上，不同部門需要各自收集並存儲數據在自己的存儲庫中，但Digital Twin可以使用代理來收集來自傳感器和其他來源的數據，大家可以看著同一個副本，以不用角度、規模去尋找需要的資訊。
2. 實時管理運營
Digital Twin不僅僅是根據歷史數據提供見解，它通過提供實時的、可見的預測來得到對業務有利的見解，企業亦因此可以有更快、更有效的決策。
3. 進行模擬和實驗
Digital Twin提供了進行模擬的機制，突破了物理上及資源上的限制，可以短時間模擬多個可能性，確保產品或流程呈現最佳效果。
4. 提高系統可信度
Digital Twin幫助企業識別系統中的任何盲點，提高系統的可信度 安全性、可靠性。
5. 跨職能團隊合作
一個產品的開發和維護有賴各個部門合作，將數據可視化可以，實現跨部門協作，通過提供對實體外觀的共同理解共同努力改善運營。
Digital Twin與區塊鍊的關係
區塊鏈被評為 Gartner 2019年十大戰略技術趨勢之一，隨著我們進入 Web3 世代，這項技術更常出現在工業環境中。
1. 將Digital Twin數據存儲在Blockchain上
保存以下是將Digital Twin存儲Blockchain上的好處：
信息不是由中央組織集中管理
記錄是不可變的，並需要驗證
信息無縫傳輸，保持數據完整性
當資產的所有權有變動時，例如子公司被收購，將Digital Twin存儲Blockchain上可以簡化這一轉移過程，並保存多個法定記錄，在這種情況下，政府機構、認證機構和工廠設備的所有者/運營商可以相信沒有人篡改記錄。
1. 智能合約與Digital Twin
當事情牽涉多個實體的交互時，智能合約就是Digital Twin的新興機會，人工智能可以應用分析數據以決定何時以及如何執行智能合約，為多個物理實體的制定交互情景。
Digital twin的普及化和未來
數碼分身透過了解不斷變化的客戶偏好、定制和體驗，為不少大企業保持領先地位，但成功的例子少之又少，Digital Twin創作的複雜性是罪魁禍首，而且這技術缺乏行業標準，限制了供應商的平台和應用程序之間的通信和數據交換。
雖然Microsoft、GE Digital 和Dell在內的越來越多的技術領導者已成為Digital Twin聯盟的一部分，但如果沒有明確的技術指導和商定的框架，Digital Twin普及化將很難實現。
資料來源 : Microsoft
