50年前，NASA将其太空舱的全尺寸模型放在手边，以帮助它诊断太空中真实太空舱的问题，并帮助它提出可以与遥远的宇航员计划进行通信的解决方案。数字孪生的想法与此非常相似。然而，数字孪生不是建立太空舱或任何其他物理对象的物理模型，而是对仅作为计算机代码存在的对象进行精确的数字模拟。在许多方面，数字双胞胎类似于虚拟机，因为它是一个旨在模仿真实对象工作方式的数字实体。但是虚拟机旨在替代真实的物理计算机。相比之下，数字双胞胎旨在进行测试和试验，但最终目的是将从数字双胞胎中获得的任何见解用于其物理对应物。一个很好的例子是汽车的数字双胞胎和数字碰撞测试假人的使用。汽车设计师可以在许多不同类型的碰撞场景中运行汽车和一个或多个假人的数字双胞胎，并使用这些碰撞的数据，最终目标是提高真实汽车设计的安全性。数字双胞胎和物联网为太空舱、汽车和碰撞测试假人创建准确的数字双胞胎是一项复杂的工作，需要研究这些物品的物理特性，然后开发一个准确的数学模型来描述它们及其行为。但对于那些参与物联网的人来说，好消息是所涉及的事物通常是相对简单的传感器，可以通过数学建模比像太空舱或汽车这样复杂的事物简单几个数量级。这意味着创建多个物联网设备的数字双胞胎相对简单、快速，而且至关重要的是，成本低廉。此外，许多物联网环境由大量简单相同的设备组成，例如集装箱中的温度或湿度传感器，或车辆中的GPS装置。这意味着一旦创建了设备的数字双胞胎，就可以通过制作数字双胞胎的多个副本并为它们提供数据来创建这些设备协同工作的大量模拟。这可以是人工数据或现有物理设备接收的数据。正如我们将看到的，对大规模物联网部署和管理的影响是巨大的。多个IoT应用在IoT计划开始时，数字孪生可以用作设备原型，以帮助微调设备本身及其固件、加密系统和其他软件的精确设计。一旦这个过程完成，数字孪生就可以用来帮助优化设备的部署，测试实际需要多少设备，它们应该放置在哪里，以及它们应该如何通过各种网络连接到数据收集中心。测试更新和更改一旦部署了大量设备，数字孪生还可以用于测试固件和其他软件补丁和更新，然后再通过无线方式发送到物理设备。当设备彼此交互的方式发生变化时，这尤其有用，因为大规模模拟允许开发人员在完全部署之前查看补丁和更新的结果。数字孪生还可以用来帮助设计和管理网络拓扑的变化，甚至可以用来收集数据。例如，企业可能正在其数据中心的服务器上从物联网设备收集数据，但随着物联网网络的扩展，它可能决定需要将数据发送到云端进行收集。在这种情况下，数字孪生可以帮助预测何时需要切换、性能可能受到怎样的正面或负面影响，以及需要多大的云资源才能达到所需的数据收集和处理性能水平。这种在物联网网络中使用数字孪生的方式被称为“预测孪生”。除了使用真实数据，数字孪生网络作为预测孪生还可以用于测试不同类型的数据流、增加的数据流量和许多其他场景的影响，以了解对物联网网络的影响以及可能需要进行哪些更改未来。数字孪生也可以用作预测孪生，因为它们还可以用于预测在许多不同的使用场景中何时需要维护或更换物理对应物。由于物联网设备相对简单，而且数字孪生可以以很少的成本或免费复制，因此数字孪生特别适合物联网部署。在不久的将来，“数十亿事物”可能存在数字孪生。对于部署物联网的企业而言，数字孪生可能带来的好处是惊人的。在维护、维修和运营以及优化IoT资产的性能方面，可能会节省数十亿美元。
