读书日谈读书和写《数字孪生体》一书

今天（4月23日）是读书日，它是读书人的节日。我作为读书人和《数字孪生体》一书的作者，借此机会写一写自己的读书和写书的经历，献给阅读《数字孪生体》一书的读者。

母亲是教师，我自小耳濡目染喜欢读书，读完家中所有画本之后，我把母亲教书用的书读了一遍。后来没有书可读，就到县城图书馆办了借书证，每周要骑自行车近1个小时去借书，按照书的顺序借阅，把能够读懂的书都读了一遍。

那个时候感兴趣的书是人物传记，母亲很小就讲“学好数理化，走遍天下都不怕”，现在想来似乎不尽然，但母亲所讲的话促使我读了很多数学家、物理学家和化学家相关的书，印象最深的是爱因斯坦，因此读书的时候物理成绩是最好的，大部分时间都是满分。

然而在上大学的时候，觉得自己应该去学工程和经济结合的领域，最终放弃了物理学家的梦想。

在北京上学，最有意思的当然是图书馆，特别是国家图书馆和首都图书馆。国家图书馆在全球排名第三，这是我在家乡就知道的事情，读书不到北京来，感觉就不是读书人；首都图书馆别具一格，它坐落在国子监里面，国子监是中国古代最高学府和教育管理机构。

对于一些新书，在图书馆不容易借阅，那么北京海淀图书城、西单图书大厦就是免费读书的好地方。

工作后有了收入，每年买书的花销在1万元左右，其中外文原版的书比较贵，不敢买太多，主要根据自己的兴趣买了一些原版书。我在大学时期读过波特、钱德勒和库恩的书，工作后仍然买了多个版本，迈克尔·波特写了竞争三部曲，钱德勒写了《规模与范围》和《信息改变了美国》，库恩写了《科学革命的结构》，读他们的书如同跟他们交谈。

钱德勒写的《信息改变了美国》和库恩写的《科学革命的结构》对我作为写书人影响很大。

作为哈佛大学商业历史学家，钱德勒引经据典的写书方式，信息量非常大，我通过他的书了解了过去200多年的工业发展史。在读书过程中，我一直思考一个问题：既然工业革命的演进在不断进行，那么未来30年，我会经历什么样的革命呢？

在《信息改变了美国》一书中，钱德勒明确写了“第三次工业革命”（The Third Industrial Revolution），后来德国采用断代史方式，提出了工业4.0，把PLC为代表的工业数字化称为工业3.0，即第三次工业革命。

我认同第四次工业革命（简称“工业4.0”）的判定，工业4.0研究院的使命就是“引领第四次工业革命”。在最初的几年时间，我深入思考了《科学革命的结构》所写内容，每每再读，均有新的收获。

《科学革命的结构》的核心是“范式”，我的使命应该是建立第四次工业革命的范式。借助工业4.0研究院的先进实验室，我们系统开展了信息物理系统、工业人工智能、物联网和数字孪生体等技术的验证，获得了一手的工程知识。

2015年，当时工业4.0是各界人士关注的热点，我也写了《工业4.0深度解密》一书，由于多种原因，虽然出版社已经制作了样书，但我仍然放弃了该书的出版。

我先后参与了中国制造2025、信息物理系统、工业互联网、数字孪生体等国家政策起草和讨论，这样的经验对理解第四次工业革命如何发生很有价值。

现代经济社会已经不是单一的市场行为，全球竞争和政策引导将削弱或加速第四次工业革命的发生。

2017年我国基本确定了数字经济发展方向，数字化转型成为主航道，如何找到推进数字经济发展的动力，成为当时的主要问题。我意识到通用目的技术（GPT，General-Purpose Technologies）是第四次工业革命的抓手，它对上承接第四次工业革命或数字经济，对下可以指导具体的数字技术应用。

那什么数字技术是第四次工业革命的通用目的技术呢？

工业4.0研究院先进实验室建立了IOT 3000开源体系，初期主要验证信息物理系统和工业互联网（物联网），但很快发现了两者的局限：信息物理系统来自嵌入式系统，在解决具体的工程问题很有效，但它的“非标”特性导致难以形成规模化应用，显然它无法成为GPT；工业互联网或物联网本质上是网络化，它难以触碰工业系统核心，简单讲，它们无法承载工业核心价值。

同期承担数字孪生体技术验证的先进实验室是“数字孪生体研究中心”（DTRC，Digital Twin Research Center），期间我们验证了多种工业软件的应用，发现传统的工业软件无法达到数字孪生体技术长期发展的要求。

经过对DARPA和美国空军研究实验室所做工作系统全面研究，我在2018年逐步认识到，数字孪生体就是第四次工业革命的通用目的技术。

数字孪生体兼具信息物理系统和工业互联网两者的优点，它跟物理世界有深入联系，可以建立物理设备或系统在数字空间的一个存在（或表示），同时它采用了工业互联网类似的开放架构，能有效融合人工智能、区块链等新型技术，这正是第四次工业革命演进所需要的技术特征。

然而数字孪生体应该通过什么来实现呢？一些知名企业号称提供数字孪生体解决方案，事实上不过是传统软件的营销包装罢了，这迫使我们从理论层面做深入研究。

数字孪生体必须解决第四次工业革命的核心命题，它要满足高度数字化带来的大量数据处理挑战，如果采用传统的仿真手段，庞大的计算量不可能实现。美国国防部采用超级计算中心验证基于仿真的系统工程，正是发现仿真体系难以承载大规模计算需要，才提出数字孪生体范式。

擅长造势的美国咨询公司开始推广数字孪生体概念，国内不少企业开始把自己称为“数字孪生体企业”，90%以上的企业不过是传统的虚拟现实或建模仿真包装的结果，实际上并不代表数字孪生体创新的应用。

如果把数字孪生体看成驱动第四次工业革命的通用目的技术，就需要大家有正确的认识，国家需要制定良好的政策，行业需要建立适当的标准，企业需要设计推进的战略……从全球范围来看，除了基础研究能力较强的美国和英国较早认识到数字孪生体是一种全新技术，其他国家并未意识到这种革命性技术的价值。

2019年，工业4.0研究院受邀参与国家发改委数字经济相关研究，我重点提了“数字孪生体作为第四次工业革命的通用目的技术”的看法，得到了相关领导和专家的认可，并把相关意见写入了文件，成为七大新一代数字技术之一。

后来我还参加了几个“十四五”课题和项目，由于缺乏系统的书籍介绍，不少领导不了解数字孪生体，一些专家也对此感到困惑，特别是一些知名企业的专家为了营销所写的书和文章影响，导致大家无法正确认识数字孪生体。

部分领导和专家给我提议写一本介绍数字孪生体的书，经过一段时间的考虑，我决定以第四次工业革命为背景来介绍数字孪生体技术和应用，书名确定为《数字孪生体：第四次工业革命的通用目的技术》（Digital Twin：GPT of The Fourth Industrial Revolution）。

我以为，当前中国政策制定者和企业家最应该了解数字孪生体的本质价值。作为新一代数字技术，数字孪生体范式到底是什么，未来10年将朝什么方向发展和演进，数字孪生体产业会呈现什么样的形态……这些问题是我们下定决心投入资源解决其关键核心技术的前提。

经过半年时间的打磨，《数字孪生体》一书终于完成。由于出版社流程较长，又经过半年左右时间，该书终于上市，迅速吸引了行业人士的关注。不少读者读完之后，给我发来信息，有的还直接到宇宙中心（五道口）拜访我，他们对该书的反馈，给作为作者的我带来很大宽慰。

一些企业家和上市公司高管在阅读该书之后，把我提出的“降维策略”作为企业战略核心，迅速调整了公司发展方向。作为工业4.0研究院战略合作方的国投招商投资管理有限公司，他们采用了我设计的数字孪生体投资战略，开始布局数字孪生体产业，这让我倍感鼓舞。

母亲教导我要做一个有价值的人，在读了很多优秀作者写的书之后，我终于写了一个有可能改变世界的书，希望未来10年有采纳《数字孪生体》一书中方法的成功企业能证明该书的价值。

在读书日这个特殊日子，感谢购买和阅读《数字孪生体》一书的读者们，谢谢你们的支持！

作者：胡权，工业4.0研究院院长，数字孪生体联盟理事长