ECI@創新科技 | 數字孿生在釋放云潛力中的作用（上）

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舉報 2023-08-02

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ECI @HiTech開欄語

【ECI @科技創新】是由ECI@HiTech科技創新專委會每周從全球精選熱門科技創新主題，幫助科技創新者和初創團隊取得成功！讓我們共同攜手，尋找改變現有游戲規則的科技創新，激發人類的智慧和挑戰，實現科技的創新和夢想。這就是科技創新的終極魅力！也是ECI”將創新帶入生活/Bring Innovation to Life” 的使命所在！

通常來說，科技的發展都會交替經歷平臺期和爆發期。平臺期的科技創新更多聚焦于識別并解決客戶現在的痛點，而爆發期的科技創新更多聚焦于引領并創造客戶未來的需求，劃時代的偉大科技創新往往誕生于此。

數字技術已經成為現代社會不可或缺的一部分。在這個數字化時代，數字孿生技術正在逐步成為制造業、能源、城市規劃等領域的熱點。數字孿生作為一項新興的技術，通過建立物理系統的虛擬模型，實現了物理對象在數字世界中的映射，從而幫助我們更深入地了解物理對象的本質。本文將探討數字孿生在釋放云潛力方面的作用，通過數字孿生技術的應用，云服務將能夠提供更加智能化、高效化的服務，為企業和社會帶來更大的價值。

服務孿生的關鍵要點

數字孿生是反映實體對象的虛擬模型，通過提供一個行為建模、預測和優化平臺來增強其功能。數字孿生已在物聯網、智能工廠、醫療保健和城市發展等多個領域成功應用。數字孿生的概念不僅限于實體對象。在軟件領域，數字孿生已經在不同粒度的軟件實體上存在，從虛擬機等粗粒度系統到細粒度的實體對象。

服務孿生模式是一個創新概念，將數字孿生應用于微服務中，創建一個微服務與其基于云的孿生之間的1:1映射，通過附加功能增強了服務行為。它可以通過使服務更面向應用和更友好地支持開發人員，從而徹底改變云服務。通過使服務成為云運行時的一流實體，它將運營問題與服務邊界對齊，簡化了云服務的使用。

在一定程度上，服務孿生模式有可能重新定義開發人員與云服務的交互方式。隨著其不斷發展，它可能為云服務消費的新時代鋪平道路，其中服務是功能的主要單元。

數字孿生是物理對象、過程或系統的實時虛擬表示，反映了現實世界中的實體、過程或系統的實時狀態，使模擬、分析和優化成為可能，從而提高性能并獲得有價值的見解。

如果讓云應用變得面向應用、對開發人員友好的關鍵已經在這里了，那么隱藏在數字孿生的概念中，那會怎么樣呢？數字孿生概念正在改變各個領域，從物聯網和智能工廠到醫療、城市發展和汽車行業。通過數字復制品增強物理實體的功能，如行為建模、預測和優化，開辟了新的探索和創新途徑。

我們將探討數字孿生概念作為使云服務更友好地面向開發人員的新方法，這種新模型將微服務的開發、部署和運行方面整合為一個有凝聚力的單元，縮短了開發人員和云之間的差距，為新時代的云服務鋪平了道路。

數字孿生在物理世界中的變革能力主要體現在以下幾個方面：

數字孿生本質上是一個高保真的虛擬模型，用于精確地鏡像物理實體的某個方面。比如一個工廠里的復雜機器，這臺機器配備了許多傳感器，每個傳感器收集與關鍵功能區域相關的數據，從溫度到機械應力、速度等等。然后，這些大量的數據被傳輸到機器的數字對應物。有了這組豐富的數據，數字孿生就不僅僅是一個靜態副本。它演化為一個動態模型，可以模擬機器在各種條件下的運行，研究性能問題，甚至提出潛在的改進建議。

這些模擬和研究的最終目標是產生可應用于原始物理實體的有價值的見解，提高其性能和壽命。由此產生的體系結構是一個雙重的網絡-物理系統，具有恒定的數據流，從數字領域帶來對物理領域的獨特見解。

實物的數字表示體現在：

數字孿生在各個行業都取得了顯著的發展。它們被應用在制造、航空航天、醫療、城市規劃和智能汽車等領域。在制造業中，數字孿生有助于模擬行為、預測結果和優化流程。在醫療領域，人體器官的數字孿生可以幫助醫生了解患者的獨特生理學特征，從而實現個性化的治療方案。在城市規劃領域，整個城市的數字孿生允許規劃者模擬和分析不同發展戰略的影響。但是，數字孿生的領域是否只擴展到物理對象呢？有趣的是，數字孿生的概念在不同的名稱下也存在于數字對象的領域中。

將數字孿生擴展到數字領域：

軟件實體的數字表示的概念在各種軟件框架中已經很流行。在這里，我們可以在數字孿生和不同粒度的概念之間畫出相似之處，從更廣泛的系統(如虛擬機)到像特定實體對象這樣的粒度。讓我們深入研究一下這個范圍內的例子。

假如有一臺配備監視代理的虛擬服務器，該代理在服務器與其遠程表示之間建立1:1的連接。該代理不僅將指標從服務器流到中央存儲庫進行分析，而且還支持命令的執行，并在需要時促進服務器調試。該代理的存在為運營團隊提供了有關其服務器運行狀況和負載的寶貴見解。有了這些信息，他們就可以有效地計劃服務器維護活動，如補丁、升級和基于負載的擴展操作。從本質上講，這允許運維團隊對由服務器組成的整個數據中心建模，并持續跟蹤它們的負載、運行狀況和退役情況。這個用例主要是關于主機的操作和維護。

從服務器深入到特定進程，我們遇到了數字孿生概念的另一種表現形式。讓我們可視化一個運行在Java上的大規模分布式應用程序。監視服務(如Datadog、Dynatrace和其他服務)通過在Java虛擬機(JVM)中安裝代理并收集有關其工作的詳細信息來運行。然后將這些見解發送到云上的中央服務器，從而可以對每個應用程序的性能進行建模、理解和優化。

然而，還有一些例子在過程級別上反映了數字孿生的本質。例如，Istio這樣的Service Mesh使用sidecar架構來監視和控制分布式系統的網絡方面。服務網格體系結構可以對所有服務的交互進行建模，其方式類似于智能城市對街道上的汽車運動進行建模。

在流程中進一步深入，我們將遇到幫助建模和管理應用程序不同方面的數字孿生示例。例如，Virtual Actor模式允許使用參與者ID來表示參與者對象，同時管理其激活、停用、放置、生命周期等。這里的界限變得模糊了，但是其他的例子包括對象關系映射系統，比如Hibernate，它允許對象在狀態存儲中表示數據，或者實體工作流模式，它允許通過工作流引擎中的遠程表示跟蹤和控制實體的狀態轉換。

數字孿生概念應用于數字對象：

所有這些例子都顯示了一個共同的模式——與一個軟件的1:1映射，由另一個軟件遠程表示，專注于軟件的一個特定方面，如生命周期、運行狀況、狀態、網絡等。應用于微服務的這種模式的一般化版本將是一種新的體系結構概念——服務雙模式。讓我們接下來研究介紹一個新的架構概念：服務孿生模式。

注：本文內容轉載于InfoQ網站文章：