十年前（2013年）的5月，工业4.0研究院在北京成立，当时确定了“引领第四次工业革命”的愿景，并把建立先进技术的“代差”作为安身立命的基础，力求跟其他单位形成不同的竞争优势。

      工业4.0研究院的十年，弹指一挥间。

      在过去十年期间，工业4.0研究院每年都选择一个颠覆性创新领域，通过集中研究与开发，在理论基础和试验探索两方面力求有所突破，借此不断扩展自身的“包线”。

      秉承包容和开放的价值观，工业4.0研究院跟国际组织建立了常态沟通机制，主要的沟通对象有欧盟中国商会、IEEE、通用电气、西门子和大众汽车等。

      其中，通用电气全球研发中心的专家只要到中国，都会到访工业4.0研究院，当时该公司刚刚完成美国空军研究实验室的机身数字孪生体项目，正是在那个时候，工业4.0研究院开始系统跟踪研究数字孪生体。

      围绕数字孪生体的研究和创新，工业4.0研究院干了八年，期间于2019年发起了全球第一家数字孪生体联盟，比美国空军牵头的同名组织早7个月，比德国工业数字孪生体协会则早1年时间。

      工业4.0研究院坚信“代差”是对付“模仿”的利器，同时也创新获胜的必要方法。

      相比美国国防部动辄数百亿美元的投入，工业4.0研究院聚焦数字孪生体两个方面：一是数字孪生体科学体系的建立，二是针对数字孪生体平台的研发。

      2020年本人撰写了《数字孪生体：第四次工业革命的通用目的技术》一书，是工业4.0研究院跟人民邮电出版社“数字孪生体丛书”的第一本，把支撑国家相关部门数字孪生创新计划的一些成果分享给行业人士。

      虽然目前跟进出版的数字孪生体图书已经有不少，但工业4.0研究院拥有的“代差”仍然很明显。

      对于数字孪生体行业实践，工业4.0研究院历经近5年时间的研发，初步解决了数字孪生模型和人工智能两大问题，目前对外推出了“X-21数字孪生体平台”，主要用于装备系统领域。

      当前，美国国防部在数字孪生体科学和技术两方面处于绝对领先地位，工业4.0研究院相比之下处于代差劣势，所幸经过近5年时间的努力，我院已经建立了独立的数字孪生体科学体系，为进一步工程应用奠定了基础。

      美国国防部为了拉大其在数字孪生体科学体系的代差优势，组织了数十位科学家加大研究力度，预计在2025年将实现相关目标。与之对应，工业4.0研究院到2025年可以达到其70%的水平。

      在数字孪生体工程应用方面，工业4.0研究院距离美国国防部的代差非常明显，旗下公司还需要找到合适的应用场景，加大跟行业以模仿为主的企业的代差，避免削弱自身的创新能力和优势。

      颠覆性创新不容易，“代差”是保证领先者优势的方法，这一点将继续指导工业4.0研究院未来十年的发展。

      针对数字孪生体行业的发展，工业4.0研究院每年都会撰写年度报告。

      2022年12月16日，按照预定计划，工业4.0研究院发布了《数字孪生体报告（2023）》。考虑到北京疫情较为严重，暂未举行线下发布会。

      《数字孪生体报告（2023）》对我国数字孪生体产业发展的现实问题做了剖析，结合到工业4.0研究院对数字孪生模型、数字线程以及数字孪生大脑等研究情况，提出未来三年（2023-2025），数字孪生体产业将在体系级问题缺乏的环境中缓慢发展的判断。

      截止到今天，我国数字孪生体产业总体来讲未触及核心关键技术，大部分数字孪生体企业把技术研发重点放到了所谓引擎上面，这是因为国内基础研究薄弱，对数字孪生体概念体系认识不深入。

      从全球数字孪生体产业格局来看，美国通过军事应用的牵引，数字孪生体产业的专业化分工发展非常迅速，这在B-21战略轰炸机等产品上体现得比较明显。

      中国尾随其后，但总体来讲分为机械自动化、智慧城市两大主要市场，研究范围相对较窄，对数字孪生体和数字线程的潜力挖掘不够。

      德国、日本、英国以及法国等对数字孪生体比较积极，但美国为了保持未来科技的引领优势，对这些同盟国仍处于保守态度，加上这些国家同样缺乏基于概念的技术创新能力，相关进展不明显，体现为机械自动化有瓶颈，智慧城市没有投入的状态。

      数字孪生体联盟自2019年10月16日运行以来，一直把建设数字孪生体生态作为目标，但囿于国内企业大都缺乏战略基因，相关进展并不突出。在各种说法影响下，行业企业对数字孪生体有了固化的认识，目前处于传统技术包装的阶段。

      然而，虽然国内还缺乏好的体系级问题，但随着工业4.0研究院N8加速平台的推进，相关问题预计在3年内会获得突破，到2025年将产生颠覆性的数字孪生技术和应用。

      《数字孪生体报告（2023）》将印刷成册，在2023年作为跟战略合作方推动的工作基础。考虑到国内具体的经营环境，本报告预计2023年底择机在线公开。

      附：《数字孪生体报告（2023）》（暂未公开）

      http://www.innovation4.cn/library/r61156

      数字孪生体（Digital Twin）与元宇宙（Metaverse）属于两个世界的概念，前者聚焦物理世界的问题，后者面向的是精神世界的感受，因此，从较为严格的范畴来看，它们有本质上的不同。

      需要指出的是，两个概念虽然不同，但它们确实属于数字化范畴，都是数字孪生体、人工智能、数据科学和物联网等新一代数字技术应用下的产物。

      在《数字孪生国防白皮书（2021）》中，工业4.0研究院做了以下表格，对比了互联网、数字孪生体和元宇宙三者之间的关键技术和典型应用情况。

      过去20年，人类社会受到数字化的冲击，对多个领域带来了根本的改变。

      通信世界数字化的结果是互联网，物理世界的数字化则为数字孪生体，精神世界的数字化呈现为虚拟现实或元宇宙。

      对于大家关注的数字孪生体和元宇宙来讲，它们的数字化本质不同，因此价值呈现迥然不同。

      数字孪生体来自对物理世界数字化探索的新概念体系，它为物理世界的各种物体建立数字孪生模型，以便人们利用计算机技术去分析，从而把“分析测试”前置到“生产制造”之前，这对传统的物理世界的改造模式是一次革命。

      虚拟现实最早应用在军事训练中，然后向人们生活中渗透，最近几年形成了“元宇宙”概念，它本质上是为了满足更好的感官体验需求。

      根据以上分析，数字孪生体主要解决物体之间交互问题，元宇宙则努力解决人在体系中的认知和感知挑战。

      因此，数字孪生体努力消除人的参与带来的不确定性，元宇宙则尽量降低人参与复杂系统的认识难度，前者可以用工业4.0研究院提出的数字孪生模型可信度增长来实现，后者则体现为更好的可视化和人机交互界面。

      不管怎样，人有人的用处，物有物的价值。

      作者：王明芬，工业4.0研究院副院长