進入物聯網時代，因為感測、邊緣運算和網路技術的大躍進，不論是小型裝置、大型機械，甚至是生產線或基礎設施，都將更普遍地導入感測、運算與自動資料傳輸功能，因而得以將更詳盡且寫實的數據複製至虛擬世界，加速人腦與電腦互動與合作的過程。

隨著科技加速驅動資料數位化，建立虛擬與現實世界的資訊整合平台將成為必然，而這個平台將不只具備資料蒐集與儲存功能，更將執行自動且智慧化的資料分析與預測功能。數位分身（digital twin、virtual twin）的出現就體現了這個概念，逐步發展出一套全新的動態資料交流機制。

透過結合實物本體與其虛擬模型，數位分身能同時展現該物件的物理特性、生命週期，並提供特定假設情境下的預測結果，進行準確、即時且智慧的監控與模擬。但與一般模擬系統不同的是，數位分身能即時反應現實中的情景，有點像是在實物和模型之間，附加上量子糾纏般的超高度物理相關性。

因此，數位分身不僅能夠執行模擬系統具備的資料處理功能，更能打破時空限制，隨時掌握物件當下狀態的一手資料，兩者功能相乘就建構出一套虛實世界的動態資料交流機制，進而協助生產者降低成本、提升產能或品質，並提供更多的附加價值。

數位分身的誕生

關於如何建立數位分身，其實眾說紛紜，畢竟不同應用中所牽涉的物理特性、運作機制和功能各異。勤業眾信（Deloitte）的報告便建言，企業在導入數位雙生前可以宏觀角度去預想可能的應用情境，逐步確認先導計畫的細節，經過試行與調整後再著手規模化。

圖一 : 勤業眾信（Deloitte）建言，企業在導入數位雙生前可以宏觀角度去預想可能的應用情境，逐步確認先導計畫的細節，經過試行與調整後著手規模化。（source：deloitte analysis）

但整體來說，建立數位分身的流程包含三大元素：實物本體、虛擬模型與資訊管理平台。

實物本體

數位分身的原型來自哪裡？就是實物本體。它可以是一項物件（physical asset），例如產品，或是一套系統（system），像是智慧建築、廠房或是基礎設施，也可能是一種流程（process），像是產線或供應鏈。

在物聯網應用下，這些原型多半具備基本甚至進階的感測功能，尤其是在目前現有的數位分身解決方案中，主要的應用場域多半是垂直整合較完整的產業，例如資訊科技、半導體、汽車電子、機械、製造、生醫或零售等企業的數位轉型，或是用於大規模的公共設施，例如智慧電網。

虛擬模型

模型與演算法可說是數位分身的核心，因為它們才是能夠實現進階資料處理功能與人工智慧應用的所在。但與一般模擬系統不同，數位分身中的模型會隨著產品或系統的生命週期而更新，因此除了在開發階段時協助設計工作外，在產品或系統完成生產或安裝後，它還具備異常偵測、預診維修、品質控管、趨勢分析、產品或系統優化等功能。

而為了實現上述多元且智慧化的功能，模型的建立必須經過更複雜的參數估計、最佳化到驗證的過程，甚至為了配合數位分身系統中持續性的資料更新，而強化其跨平台整合或規模化的彈性與效能。

資訊管理平台

這裡所謂的資訊管理平台，其實就是整合實物本體與虛擬模型的程式介面（API），由於數位分身的系統相當複雜，其中所需建構的資訊例如包含硬體規格、產品數據管理（PDM）、產品生命週期管理（PLM）、驅動控制演算法、預測性維護演算法等，因此，可視化、模組化、智慧化的操作系統至關重要。

而因應物聯網應用的大數據處理與客製化需求，數位分身也出現採用雲端系統的資訊管理平台，以增加資料部署與應用的彈性，進而降低營運或開發成本，提升產品或服務的價值與應用範疇。

數位分身的關鍵技術

呼應建構數位分身的三大要角，數位分身亦有三大關鍵技術，能夠協助實物本體擷取環境資訊、虛擬模型進行模擬與預測，並進一步提供資訊管理平台其他的加值服務。

圖二 : 數位分身的三大關鍵技術能夠協助實物本體擷取環境資訊、虛擬模型進行模擬與預測，並進一步提供資訊管理平台其他的加值服務。

首先是優化感測功能的技術，擁有這項技術的多半是自動化設備大廠，例如：達梭系統（Dassault Systemes）、洛克威爾（Rockwell）、施耐德（Schneider）、博世（Bosch）等，其最新或未來的產品多半都會搭載先進的感測功能，因此在產品設計與製造時便於導入數位分身系統，進而優化開發、生產、銷售乃至售後服務的流程。

例如，西門子（Siemens）推出了搭載數位分身的CNC系統SINUMERIK ONE，對設備供應商本身而言，他們能更精準且即時地模擬出客製化的產品，加速開發時程，而對設備使用者來說，他們也能利用數位分身，在維持生產線運作的同時，進行客製化訂單的模擬，減少停機帶來的損失。

另一項關鍵技術則聚焦在資料分析的性能，這也是各科技大廠（如IBM、微軟、亞馬遜）、軟體開發商（如SAP、Oracle）、設備供應商等爭相角逐的主戰場，但也因為資料分析的系統複雜度與技術難度高，當然也不乏尋找企業夥伴合作的案例。

舉例來說，微軟的Microsoft Azure Digital Twins與模擬大廠安矽思合作，在微軟的雲端平台上結合安矽思的數位預測性維修方案Ansys Twin Builder，用來擴充整體設施管理的模擬與預測性能。

最後，優化資源整合平台是另一關鍵技術。一方面，部份解決方案採用雲端系統，加速數位分身的系統效能。例如德國軟體大廠思愛普（SAP）致力於優化其數位分身網路中的資料庫，並推出採用記憶體資料庫（in-memory database）的雲端平台SAP HANA Cloud，藉由將資料儲存在記憶體內，而非硬碟，來縮短資料庫進行運算時所花費的資料傳輸時間。

另一方面，解決方案開發商持續擴充其數位分身平台的功能性與易用性。例如達梭系統的3DExperience整合了企業內外部的資源，包含產品開發的3D建模與模擬、跨部門溝通管道、資料搜尋與分析。

結語

綜上所述，數位分身結合了產品、系統或流程在現實運作下的物理特性，以及在虛擬建構的資料模擬與分析，成為物聯網應用的推進者，也是其產物。未來，藉由持續應用先進的感測、資料分析與整合技術，數位分身將更普及至各式智慧場域，實現智慧生活。

**刊頭圖 (source：pxfuel.com)