ECI@创新科技 | 数字孪生在释放云潜力中的作用（上）
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通常来说，科技的发展都会交替经历平台期和爆发期。平台期的科技创新更多聚焦于识别并解决客户现在的痛点，而爆发期的科技创新更多聚焦于引领并创造客户未来的需求，划时代的伟大科技创新往往诞生于此。
数字技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。在这个数字化时代，数字孪生技术正在逐步成为制造业、能源、城市规划等领域的热点。数字孪生作为一项新兴的技术，通过建立物理系统的虚拟模型，实现了物理对象在数字世界中的映射，从而帮助我们更深入地了解物理对象的本质。本文将探讨数字孪生在释放云潜力方面的作用，通过数字孪生技术的应用，云服务将能够提供更加智能化、高效化的服务，为企业和社会带来更大的价值。
服务孪生的关键要点
数字孪生是反映实体对象的虚拟模型，通过提供一个行为建模、预测和优化平台来增强其功能。数字孪生已在物联网、智能工厂、医疗保健和城市发展等多个领域成功应用。数字孪生的概念不仅限于实体对象。在软件领域，数字孪生已经在不同粒度的软件实体上存在，从虚拟机等粗粒度系统到细粒度的实体对象。
服务孪生模式是一个创新概念，将数字孪生应用于微服务中，创建一个微服务与其基于云的孪生之间的1:1映射，通过附加功能增强了服务行为。它可以通过使服务更面向应用和更友好地支持开发人员，从而彻底改变云服务。通过使服务成为云运行时的一流实体，它将运营问题与服务边界对齐，简化了云服务的使用。
在一定程度上，服务孪生模式有可能重新定义开发人员与云服务的交互方式。随着其不断发展，它可能为云服务消费的新时代铺平道路，其中服务是功能的主要单元。
数字孪生是物理对象、过程或系统的实时虚拟表示，反映了现实世界中的实体、过程或系统的实时状态，使模拟、分析和优化成为可能，从而提高性能并获得有价值的见解。
如果让云应用变得面向应用、对开发人员友好的关键已经在这里了，那么隐藏在数字孪生的概念中，那会怎么样呢？数字孪生概念正在改变各个领域，从物联网和智能工厂到医疗、城市发展和汽车行业。通过数字复制品增强物理实体的功能，如行为建模、预测和优化，开辟了新的探索和创新途径。
我们将探讨数字孪生概念作为使云服务更友好地面向开发人员的新方法，这种新模型将微服务的开发、部署和运行方面整合为一个有凝聚力的单元，缩短了开发人员和云之间的差距，为新时代的云服务铺平了道路。
数字孪生在物理世界中的变革能力主要体现在以下几个方面：
数字孪生本质上是一个高保真的虚拟模型，用于精确地镜像物理实体的某个方面。比如一个工厂里的复杂机器，这台机器配备了许多传感器，每个传感器收集与关键功能区域相关的数据，从温度到机械应力、速度等等。然后，这些大量的数据被传输到机器的数字对应物。有了这组丰富的数据，数字孪生就不仅仅是一个静态副本。它演化为一个动态模型，可以模拟机器在各种条件下的运行，研究性能问题，甚至提出潜在的改进建议。
这些模拟和研究的最终目标是产生可应用于原始物理实体的有价值的见解，提高其性能和寿命。由此产生的体系结构是一个双重的网络-物理系统，具有恒定的数据流，从数字领域带来对物理领域的独特见解。
实物的数字表示体现在：
数字孪生在各个行业都取得了显著的发展。它们被应用在制造、航空航天、医疗、城市规划和智能汽车等领域。在制造业中，数字孪生有助于模拟行为、预测结果和优化流程。在医疗领域，人体器官的数字孪生可以帮助医生了解患者的独特生理学特征，从而实现个性化的治疗方案。在城市规划领域，整个城市的数字孪生允许规划者模拟和分析不同发展战略的影响。但是，数字孪生的领域是否只扩展到物理对象呢？有趣的是，数字孪生的概念在不同的名称下也存在于数字对象的领域中。
将数字孪生扩展到数字领域：
软件实体的数字表示的概念在各种软件框架中已经很流行。在这里，我们可以在数字孪生和不同粒度的概念之间画出相似之处，从更广泛的系统(如虚拟机)到像特定实体对象这样的粒度。让我们深入研究一下这个范围内的例子。
假如有一台配备监视代理的虚拟服务器，该代理在服务器与其远程表示之间建立1:1的连接。该代理不仅将指标从服务器流到中央存储库进行分析，而且还支持命令的执行，并在需要时促进服务器调试。该代理的存在为运营团队提供了有关其服务器运行状况和负载的宝贵见解。有了这些信息，他们就可以有效地计划服务器维护活动，如补丁、升级和基于负载的扩展操作。从本质上讲，这允许运维团队对由服务器组成的整个数据中心建模，并持续跟踪它们的负载、运行状况和退役情况。这个用例主要是关于主机的操作和维护。
从服务器深入到特定进程，我们遇到了数字孪生概念的另一种表现形式。让我们可视化一个运行在Java上的大规模分布式应用程序。监视服务(如Datadog、Dynatrace和其他服务)通过在Java虚拟机(JVM)中安装代理并收集有关其工作的详细信息来运行。然后将这些见解发送到云上的中央服务器，从而可以对每个应用程序的性能进行建模、理解和优化。
然而，还有一些例子在过程级别上反映了数字孪生的本质。例如，Istio这样的Service Mesh使用sidecar架构来监视和控制分布式系统的网络方面。服务网格体系结构可以对所有服务的交互进行建模，其方式类似于智能城市对街道上的汽车运动进行建模。
在流程中进一步深入，我们将遇到帮助建模和管理应用程序不同方面的数字孪生示例。例如，Virtual Actor模式允许使用参与者ID来表示参与者对象，同时管理其激活、停用、放置、生命周期等。这里的界限变得模糊了，但是其他的例子包括对象关系映射系统，比如Hibernate，它允许对象在状态存储中表示数据，或者实体工作流模式，它允许通过工作流引擎中的远程表示跟踪和控制实体的状态转换。
数字孪生概念应用于数字对象：
所有这些例子都显示了一个共同的模式——与一个软件的1:1映射，由另一个软件远程表示，专注于软件的一个特定方面，如生命周期、运行状况、状态、网络等。应用于微服务的这种模式的一般化版本将是一种新的体系结构概念——服务双模式。让我们接下来研究介绍一个新的架构概念：服务孪生模式。
注：本文内容转载于InfoQ网站文章：
The Role of Digital Twins in Unlocking the Cloud's Potential（https://www.infoq.com/articles/digital-twin-cloud/）
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