一、引言数字双胞胎(Digital twins)是指模拟信息平台中的物理实体、过程或系统，以及信息平台中相似的物理系统的双胞胎。简单来说，数字结对就是在数字世界中创建一个真实物理实体的副本。数字双胞胎最初的应用大多集中在军事和工业制造领域。如今，其应用场景已经扩展到医疗、消费、公共事业等多个不同领域。数字双胞胎的内涵也得到了进一步的发展。
从技术实现上看，数字双胞胎的总体框架包括以下五个方面：用户域、数字双胞胎、测控实体、真实物理域、跨域功能实体。框架中的关系是双向的。从数字对象的角度来看，数字双胞胎可以分为组件、资产、流程、系统和系统网络。从发展阶段来看，数字双胞胎按成熟度可分为五个阶段：数字化、交互、预见、远见、共同智慧。最高阶段的数字双胞胎不仅是现实世界中物体的数字副本，还具有与现实世界交流、基于完全或不完全信息进行推理的能力，甚至可以与其他数字双胞胎互动、共同进化。
数字孪星的发展要求：一方面需要建造更大的数字孪星，比如飞船相对于发动机比较大；另一方面，提高虚拟世界中数字双胞胎之间的交互性具有更高的价值。在无人驾驶技术方面，计算机系统不仅需要汽车的独立双胞胎，还需要路况、天气、实时动态等信息，甚至需要获取其他汽车的行驶动态。而这些显然是目前数字双胞胎的技术盲点。
如何建立数字双胞胎之间的联系，在虚拟系统中构建与现实世界基本一致的镜像世界，并从智能IOT、公民代码、智慧城市三个应用场景分析“区块链数字双胞胎”的应用价值。
二、数字孪生的发展过程和技术分析(一)数字孪生技术的产生和演变
“数字双胞胎”的概念可以追溯到20世纪60年代和70年代的美国太空阿波罗计划。美国宇航局制造了两个一模一样的航天器，一个用于任务，另一个用于地球，被称为“双胞胎”，以反映另一个航天器的状态。这个时候双胞胎还在模拟阶段。“孪生子”有两个显著特征：孪生子和它所反映的实体在外观、内容、性质、表现上完全相同；双胞胎可以真实完整的反映另一个实体的运作。此时的孪生子侧重于“模拟”表现，其表现形式仍然是物理实体。
虽然这些后来的描述概念是不断变化的，但它们的构成要素与概念模型基本一致，突破了原来双胞胎的物理空间限制。构成要素包括物理空间、数字虚拟空间以及它们之间的联系。概念模型是物理产品、虚拟产品以及两个空间之间的数据和信息交互界面。
但由于技术限制，这一概念提出后并无实质性影响。数字孪生最早用于航空航天和军事领域。2011年，由于战斗机仿真的需要，美国空军实验室与NASA合作，首次提出了飞机数字双生的概念，“利用当前可用的物理模型、更新的传感器数据和历史数据来反映模型对应的飞行实体的状态”[6]。自此，数字双胞胎在航空领域逐渐获得了更多的应用场景。
随着工业4.0、智能制造等技术和发展战略的不断推出，数字孪生成为重要的基础科技元素，其概念也逐渐完善。工业界和学术界对数字孪生的一般定义是：充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相应物理设备的全生命周期过程[2]。
数字双胞胎的概念提出后，不同的学者提出了各种解决数字双胞胎问题的结构方式。Boschert和Rosen [7]认为，数字孪生是一种仿真决策支持工具，可以通过独特的集成架构模拟实体对象的工程、业务和行为描述的数据，并可以根据问题类型选择最合适的仿真模型。Schluse和Rossmann [8]模拟了数字孪生技术，并引入了模拟数据库，它可以集成各种数据源、模拟系统和可视化模块，以进行任何类型的数字模拟实验。Schroeder等人[9]认为数字孪生(digital twinning)是一种研究物理对象的描述和不同程序之间数字对象的数据交换的模型。Negri等人[10]认为数字孪生是物理对象的数字表示，是一种数据模型，可以模拟物理对象并预测其未来行为。
在数字孪生及其应用领域，国内学者也在进行深入研究。张等[11]提出了一种基于数字孪生的个性化产品快速定制设计方法，并将生产过程中的耦合优化问题作为引擎驱动的数字孪生提出了解耦算法。陶飞等[12]基于数字孪生的五维结构模型，提出了数字孪生驱动的应用准则，探讨了数字孪生在整个产品生命周期中的应用前景以及需要突破的关键问题或技术。
(2)技术框架和发展方向
根据数字孪生的三要素：物理空间、数字虚拟空间以及它们之间的联系，数字孪生所需的底层技术支持可以概括为三个方面：在虚拟空间中，需要具备基础设备、产品系统、生产环境的多层次、全维度的仿真建模能力；在物理空间，需要具备完整的生产系统运营管理能力、完全集成的自动化系统工程能力，以及基于云计算、物联网、大数据的数字化双胞胎分析和服务能力；在连接和协作的过程中，需要同时具备虚拟空间和物理空间的信息整合和闭环反馈能力。
数字孪生可以简化设计流程，省去了原型测试中的很多环节，从而解决了原型测试成本高、测试环境复杂、难度大的问题。通过使用三维仿真和人机界面，测试工程师可以评估各种产品规格、加工方法和原材料的操作性能，并根据相关法律法规、行业标准和产品质量规范进一步设计和评估，并使用最终的评估结果指导决策。因此，传统的原型产品设计评估可以通过数字孪生技术加快设计速度，使评估结果更加准确有效，在降低成本方面也有显著效果。
数字双胞胎的发展可以概括为五个阶段，即数字化阶段、交互阶段、先知阶段、预见阶段和共同智慧阶段。数字化阶段是初级阶段，只是建立实物的数字模型；互动阶段的数字双胞胎可以和实体交流。
比如双飞行器可以接收物理飞行器的飞行数据，也可以将虚拟环境中的仿真结果发送给物理飞行器；预言阶段的数字孪生，可以基于过去和现在的完整信息，以及实体清晰的运行机制，预测未来的情况。比如数字双发飞机可以预测未来气象变化对飞机飞行的不利影响，从而做出相关预警；预见阶段的数字双胞胎可以根据不完全参数和模糊机制预测未来。与预言阶段相比，它对技术要求更高，不仅要有准确的模型预测，还要有机器学习能力，具有更高的智能。数字双胞胎在共同智能阶段的理想目标是数字双胞胎能够交流、分享甚至共同进化。显然，目前简单的数字孪生技术远远不能满足普通智能的要求。
在过去十年中，由于相关技术的不断发展，数字孪生技术的部署一直在加速。
仿真：目前的技术可以实现复杂场景的仿真，从实体接收的真实数据信息可以在系统中进行百万次仿真实验。另一方面，仿真供应商的数量在逐渐增加，可选的范围节省在扩大。除了最初简单的仿真实验，机器学习技术也在快速发展，这将为仿真带来新的升级突破，仿真的可操作性、可信度和实用性将大大提高。
数据来源：得益于物联网技术和大数据的不断完善，数据来源更加广泛，数据维度更加全面。例如，激光雷达和FLIR产生的数据可以通过实时监控技术收集，并实时传输到数字双胞胎。通过实时数据反馈，digital twin可以快速修正模拟过程中的细微偏差，使实验评估结果更加准确。
互操作性：在过去的十年中，由于工业通信标准的加强，操作技术之间的互操作性变得更强。同时，不同的供应商也致力于推动统一技术标准的建设，以便整合多个平台。这些都显著提高了数字世界与现实世界结合的能力，削弱了物理空间与虚拟空间连接的障碍。
可视化：创建数字双胞胎需要海量的数据，这将使分析问题复杂化，增加从中提取有效分析结果的难度。最新的交互式3D、VR、AR、AI技术支持可视化功能，通过实时的信息过滤和提取，使结果分析更加准确。
仪器：经过多年的改进，物联网的嵌入式和外置设备都越来越小，精度更高。可以更加精细、及时、准确地获取关于现实世界的信息，并且便于与虚拟模型集成。
平台：强大而廉价的计算能力、网络和存储的可用性是digital twin技术的关键贡献因素。大量互联网公司在云平台、物联网、分析技术等领域进行了巨额投资，推动了数字孪生趋势的形成。
(C)应用：从数字双胞胎到镜像世界
数字孪生是在数字世界中创建真实物理实体的副本，其意义在于能够进一步操作或分析数字世界中的数字孪生。
一个稍微复杂一点的例子是早期的飞机数字双胞胎。一旦你有了一架飞机的数码复制品，你就可以用它来完成一些在现实世界中困难或昂贵的事情。
如今，数字双胞胎的应用场景已经从最初的军事、工业制造扩展到医疗、消费、公共事业等多个不同领域。数字双胞胎的内涵也得到了进一步的发展。
当今的数字世界(如物联网、3D模型、SLAM等。)是在真实的物理世界上分层的。就像人(社交媒体)与世界上所有信息(互联网)之间的连接一样，镜像世界将物理世界与虚拟的数字信息连接起来，创造了人与计算机之间的无缝交互体验。\”
镜像世界不仅是所有真实实体的数字双胞胎的融合，也是数字双胞胎之间的互动。对于n个物理世界来说，需要构造n个数字孪生，它们之间的关系将呈指数级增长，涉及的数据量巨大，这将对过去以集中方式运行的数字孪生技术构成巨大挑战。
第三，区块链为数字双胞胎提供了一个可信的数据平台。在实际建设中，数字双胞胎需要依靠大量的数据计算。因此对数据可信和计算基础设施可信有很高的要求。到目前为止，数字孪生系统都是以集中式的方式构建的，即数字孪生通过中央服务器输入数据，运行仿真过程。成果能被更多人认可的前提是参与各方对集权制的高度信任。数字双胞胎的核心是数据整合。要实现系统中的信任，就必须解决数据可信度的问题。
事实上，在一个“中心化”的系统中，对数据的信任总是有天然的边界。例如，对于小型无人机，其数字孪生涉及的数据量较小，对结果的误差具有较高的容忍度，并且结果是可预测的。只要结果在预测范围内，它的数字双胞胎就能轻易获得众多参与者的信任。对于大型航天器的数字孪生，由于结果偏差的影响很大，数据可靠性需要高度加强。对于镜像世界，任何集中式系统都无法满足所需的数据可靠性。实体数据通过可信输入digital twin后，需要大量的计算来运行仿真过程。因此，除了可信的数据，数字双胞胎还需要可信的计算基础设施，即需要正确健康地运行模拟，以保证计算基础设施不会被任何人攻击，计算结果准确。
区块链的优势在于可以解决数据可信的问题，为数字双胞胎构建可信的计算平台。区块链采用分布式账本，每个节点保存一份账本。只有当超过一半的节点修改其副本时，才能认为是可信修改。单个或少数参与者不能通过恶意修改和干扰基础设施来损害计算的可信度。换句话说，区块链提供了可靠的计算机“硬件”。其次，区块链不仅仅是一种技术，它的技术结构本身包含了一套行动协议和思维模式。通过一套链上参与者认可的规则、协议、流程和方法，区块链系统才能顺利运行，这是系统的“软件”部分。他们共同努力，在区块链系统下形成了一个可信计算平台。
总之，区块链提供了一套处理数据可信的解决方案，镜像世界最需要的就是数据可信。区块链和数字孪生技术的结合可以发挥各自的作用，扩大数字孪生的应用范围，为构建镜像世界提供技术土壤。从发展的角度来看，这个方案不一定是唯一的或最优的，但却是最可行的方案之一，在这个特定的历史阶段具有极其重要的战略价值。其组合优势主要体现在三个方面：保证数据不被篡改，建立数字双胞胎与物理实体的一一映射关系，实现数字双胞胎之间的交互，下面将一一介绍。
(A)确保跨域功能实体中的数据不被篡改。
数字结对的关键是在虚拟世界中构建物理对象，并形成它们的数字等价物。在用数字“复制”实体的过程中，最重要的因素是数据，无论是组件、资产、流程、系统还是系统网络。就像阴阳学说一样，科技发展的阴暗面就是一些人或组织试图利用科技来达到他们的非法目的。目前，互联网的快速发展逐渐降低了数据收集的门槛。同时，数据采集的规范性较差，数据容易流入“别有用心的人”手中。数字孪生技术可以根据收集和整合的数据模拟真实对象，并预测真实对象的未来行为，这成倍增加了数据泄露的威胁。
数字孪生的核心是模拟。用数字仿真代替高成本实验的最终目的是根据仿真结果做出决策。如果数据安全性得不到有效保障，对于任何利用仿真结果进行决策的参与者来说，都将是一个巨大的威胁。对于企业来说，虚假数据得出的模拟结果可能导致预测偏差，进而导致决策失误，对企业的市场竞争产生负面威胁；个人认为，泄露个人资料会带来很多不必要的麻烦。对于更精确的航空航天和工程项目，仿真结果的有效性更为重要。
数字身体和实体的一个重要区别是可修改性。可修改性是数字双胞胎能够在各种复杂变化下进行模拟的前提。通过调整环境参数和物理实体本身的参数，可以得出其运行效果如何随环境或模拟实验对象条件的变化而变化，从而获得最优的设计组合。然而，可修改性也在一定程度上限制了数字孪生的应用。实验人员的任何恶意修改或无意的数据修改都会造成数字双胞胎与物理实体的偏差，导致结果发生很大变化。因此，在使用数字双胞胎进行模拟时，数字世界的预期模拟偏差成本和物理世界的实验成本之间往往存在一个权衡，这将限制数字双胞胎的普及，对镜像世界的构建形成很大的障碍。
另外，数字双胞胎在更高阶段应用时，不仅要一对一映射实体，还要反映物理实体的当前状态，同时要完整记录物理实体的过去信息。它们过去的载荷有助于对实体的寿命和当前承压状态做出更合理的判断。目前数字双城信息集中，对仿真设备的信息存储能力提出了更高的要求。
使用区块链保存数字双生子的所有数据，可以保证双生子数据的真实性，保证结果的有效可靠。同时，区块链采用分布式系统，数据存储在不同节点的每个副本中，可以缓解集中式系统对数据存储的压力，有效保留过去物理实体的信息。
(2)建立数字双胞胎与物理实体的一一映射关系。
数字身体和实体的另一个区别是它的可复制性。一个实体的文件，一个物理实体数字化后可以无限复制。可复制性是数字体的便利，但也导致了物理实体和数字世界双胞胎之间的一一映射关系，往往是一对多。对于扫描文件、飞机等大大小小的模拟实验，无限复制可以用相对较低的成本进行多次测试，但对于个人财产和金钱实体，不能简单的数字化使用。否则，每个人都可以无限复制自己的货币，所谓的货币也就失去了作用。在数字世界里，建立一对多的关系非常容易，但是建立一对一的关系就比较难了。
对于这类有价值的实体，区块链系统通常采用Token进行价值治理，通过Token实现资产缠绕。这里的资产既可以指实物资产，也可以指数字资产，“链”就是区块链。资产缠绕是将资产的所有权映射到区块链上，并与区块链数字凭证(如Token)形成一一对应。理论上，任何资产都可以上传，包括房产、汽车、金融产品、知识产权、某些资源的订阅访问权限等。上传后形成在线凭证。数字证书持有者的身份是相应资产的所有权。目前，在我国，基于区块链的版权保证金凭证已经在司法实践中得到法律认可。区块链具有去中心化、对等网络、分布式账本、时间戳、信息透明、不可篡改等特点。利用区块链的这些特性，资产缠绕可以降低信任成本，简化交易流程，提高资产流动性。
区块链通行证可以实现物理实体与数字体的一一对应，防止有价值的数字体被无限复制。比如以太坊的ERC-721标准规定每个令牌都有一个唯一的令牌ID，即每个令牌都是唯一的。由ERC-721标准创建的数字双胞胎可以与物理实体具有一对一的唯一性。
区块链的另一个优点是，在实现物理实体和双胞胎之间的意义对应时，它不会完全限制数字双胞胎的可复制性。它使用通行卡来识别实体并与所有权相对应，而这个拥有所有权的双胞胎可以在数字世界中多次模拟，这样资产、货币等实体也可以在链条上形成对应的双胞胎，在链条上构建更完整的数字世界。
(C)在数字双胞胎发展的高级阶段实现数字双胞胎之间的互动
简而言之，数字双胞胎的“终极目标”是建立一个与现实世界相对应的数字世界，即镜像世界，它不仅仅局限于记录过去的信息，还可以模拟未来的环境变化和物理实体本身的变化，形成一个虚拟世界的“生态”。在这种生态中，数字体需要多重交互，必然涉及大量信息的传递和存储。这时候就很难设置很多数字双胞胎的个体操作机制，很难在数字双胞胎和物理实体之间传递数据参数，很难通过集中的方法设计数字双胞胎之间各种交互方式的内容。
区块链支持分布式系统。每个节点保存整个系统信息的副本。它可以编辑修改自己的副本，添加自己的双胞胎相关参数，然后通过系统的共识机制为双胞胎更新整个系统的参数。分布式系统分散了数字双胞胎交互的巨大工作量。在众多节点的配合下，可以作为数字双胞胎之间信息交流的媒介，创造一个完整的虚拟世界。
四、数字孪生技术的应用场景分析数字孪生技术的高级阶段是构建镜像世界，不仅在技术上具有挑战性，还需要不断调整。镜像世界从建构对象的角度可以分为三种形态，包括人、物以及人与物的互动。
(一)落地“智能物”
“智能物联网”以物为主体，为大量的实物建立数字双胞胎，并通过区块链连接保存这些双胞胎的数据。目前大多数数字双胞胎都是以实物作为物理世界的主体，通过虚拟世界实现保存数据或者模拟实验的目的，比如飞机双胞胎，其实物都是物体。由于物体本身无法独立上传相关信息，因此需要使用传感器设备精确测量所需数据，然后结合物联网实现信息上传，构建镜像世界。比如我们可以建立一个汽车的数字双胞胎，记录汽车的所有相关信息，解决二手车市场的“信息不对称”问题。从汽车生产出发，以汽车主要零部件为对象，结合物联网技术，为所有汽车构建组件级数字双胞胎。随后，在汽车的工厂使用过程中，汽车的物联网设备可以将汽车的相关信息实时写入数字孪生。
同时，数字双胞胎的所有记录都保存在区块链系统中。数字孪生、区块链和物联网技术高度协调，建立一个以汽车为主体的“镜像世界”。从数字孪生的技术角度来看，汽车的主要部件是这个应用框架的真实物理域；测量和控制实体用于检测和跟踪主要组件的状态变化；在二手车市场交易之前，消费者可以通过用户域中的应用，在区块链上查询一辆汽车中所有相关零部件的历史状态信息，从而了解哪些零部件进行了保养和更换，也可以了解所有零部件的真实使用情况(如里程等。).
在另一个冷链物流场景中，“区块链数字双胞胎”技术可以得到更好的监控。具体来说，每个运输物品都配备了传感器设备，可以感知物品的环境信息，如温度、湿度、位置等。并通过使用物联网技术将传感器与区块链系统连接，以在虚拟世界中建立交通项目的数字孪生。在货物被运送到目的地之前(甚至在货物被使用之前)，环境信息会通过传感器定期更新。所有环境信息的变化都存储在区块链中，供人们随时查阅。这样，当一件物品到达用户手中时，用户就可以通过数字孪生查看该物品的所有冷链物流信息，确保该物品的冷链流程没有问题。
以物理实体为主体建立数字双胞胎，从而形成镜像世界的应用场景有很多，比如商品的安全溯源、智能供应链追踪、农产品安全保障等。2015年，区块链技术开发服务平台Everledger在伦敦成立，为每颗钻石建立了独一无二的数字孪生，记录了40个元数据(钻石序列号、形状、切割风格、尺寸、克拉数等。)及其交易历史。2019年6月25日，沃尔玛(中国)正式宣布启动区块链追溯平台建设，可追溯沃尔玛部分产品的生产和运输过程。区块链和物联网技术的不断发展，以及传感器设备的逐步完善，将为“智能物联网”的实现提供动力。
(B)制定一部\”公民法典\”
不仅物体可以有对应的数字双胞胎，人也可以。创造“公民代码”是为了给每个人建立一个数字双胞胎，“公民代码”比物体的数字双胞胎更难。一方面，每个人涉及的信息比商品的信息复杂得多，比如教育、医疗、身份、行程、消费等多个维度。另一方面，物体可以通过传感器收集构建数字双胞胎的所有信息，而人的信息却无法简单收集。
人的数字双胞胎靠的是自身的信息更新，多方对信息的审核和认证，以及大数据分析结果。比如身份信息由用户自己创建并实名认证，由认证方进行验证，保证身份的真实性；关于健康状况的信息由医疗机构提供，并根据体检结果和病历进行更新。此外，健康手环等设备也可以辅以适当的数据。消费行为会反映财富水平、消费地点、消费类型等信息；教育认证机构可以提供学历证明。
“公民代码”以数字形式记录，并在必要时进行检查和验证。在人才招聘过程中，可以快速展现学历、健康等。在就医过程中，可以调取既往病史。高效畅通的信息可以有效提高社会运行效率，加强社会信任。除了保存信息，数字双胞胎的另一个重要作用在于虚拟世界的模拟操作，可以预测未来的事件。就健康而言，大数据技术通过结合体验结果和日常手环测试结果，可以监测人的身体状况，对于有慢性病的人，可以及时提醒身体指标的异常。“公民码”会根据双胞胎的数据实时更新，对突发事件进行报警和提醒。
区块链技术在创建和维护个人数字双胞胎的过程中发挥着不可替代的作用。首先，区块链的唯一性可以保证个人数字双胞胎的唯一性，这样就不会出现一个人对应多个数字双胞胎的混乱。其次，区块链的防篡改性可以保证数字孪生中的数据真实有效。从理论上讲，一个人从出生开始(甚至从胎儿时期开始)所产生的信息都是可以数字化上传的，链条上的信息会随着一个人的成长而不断扩大。人类生命终结，数字双胞胎的信息停止更新，但历史记录不会消失。最后，区块链的非对称加密技术可以为个人提供更好的隐私保护。一方面，区块链可以保证用户隐私不会被其他任何人随意使用，使用权在用户自己手里，而不是平台；另一方面，在交易过程中，双方的隐私可以得到很好的加密，外人对其交易行为的了解仅限于流程层面，双方的信息并不公开。
虽然个人数字孪生在技术上很难，但在现实生活中已经部分存在。2020年，在新冠肺炎疫情期间，许多公共场所被要求在进入时出示他们的“健康代码”。“健康码”通过获取用户的定位和大数据来判断用户的健康程度，并以红黄绿三种颜色对人进行分类。可以说，“健康码”就是将一个人的位置信息、出行信息、健康状况数字化。推而广之，如果你提取更多关于一个人的其他信息，你就可以创建一个个人数字双胞胎。比如，杭州正在不断升级“卫生码”的功能，将“卫生码”拓展到更广泛的公共事业领域，将“卫生码”升级为“市民码”。
建设“智能城市”
智慧城市是指以城市的生活属性为基本视角，运用区块链、人工智能、数字孪生、大数据、物联网、云计算等新一代技术手段的信息化城市形态。一方面提高市民的生活水平和质量，另一方面提高城市公共管理的运行效率和服务，从而实现科学的可持续发展。智慧城市涉及城市中人们生产生活的方方面面，涵盖智慧政务、智慧交通、智慧医疗、智慧教育、智慧环保、智慧住房、智慧能源、智慧物流等多维度、多层次、多领域的应用场景。智慧城市的建设涉及到城市中各种要素的数字化。在这个过程中，“区块链数字孪生兄弟”可以发挥重要作用。城市中的多种元素通过物联网设备建立相应的虚拟数字双胞胎，多个数字双胞胎以真实实体间交互的方式建立联系，从而构建一个元素完整的虚拟城市。基于这个虚拟城市，可以开发多种应用。
“无人驾驶”可以认为是基于智慧城市发展的应用之一。城市中所有的车辆、道路、环境、天气都通过物联网设备同步运行数据到区块链网络，建立各自的数字双胞胎，通过区块链网络整合形成镜像城市，使无人驾驶汽车可以获取现实世界中的所有信息，实现安全的道路行驶。此外，还可以提升司法政务、城市微网、能源管控等诸多智能化应用。
中国各地区都加快了建设智慧城市的步伐。2017年6月，广东省佛山市禅城区政府发布了全国首个政务应用智慧城市，构建了真正的信用体系。智慧城市底层技术采用区块链技术，打通不同部门之间的“数据孤岛”，形成跨平台、跨部门、跨区域的城市数据，实现城市数据的协同互联。智慧城市的建设依赖于真实城市中的数据。目前，禅城区区块链政务应用项目包括IMI身份认证、公证、食品安全、社区矫正等。
动词（verb的缩写）“区块链数字双胞胎”面临的挑战区块链技术赋能数字双胞胎，可以为解决很多集中式系统难以解决的问题提供有效的思路。然而，就目前情况来看，区块链数码双生科技的发展在监管政策和技术成熟度方面还存在一些障碍。
(一)监管法律法规需要进一步完善。
区块链是一项新技术，各国对区块链的监管还在探索中。为规范区块链信息服务活动，促进区块链技术及相关服务的健康发展，我国于2019年1月发布了第一部规范区块链技术应用的法规—— 《区块链信息服务管理规定》(以下简称《规定》)。《规定》定义了行业发展的框架，但在一些具体的实现层面还需要进一步细化。如《规定》第六条要求区块链信息服务提供者应当具备与其服务相适应的技术条件，技术方案符合国家相关标准和规范，但对“适用的技术条件”和“国家相关标准和规范”没有明确的指向。再如，《规定》第九条要求区块链信息服务提供者对网上新产品、新应用、新功能进行安全评估，但并未提及评估标准和程序。再比如，《规定》在备案管理上要求很多，但没有给出备案和审核的标准。可见，区块链的单项技术监管体系尚未建立和完善。
虽然数字孪生技术萌芽较早，但在中国发展时间较短。目前国家政策大多处于宏观鼓励技术发展的阶段。《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》提到：“支持探索大数据、人工智能、云计算、数字孪生、物联网、区块链等新一代数字技术在符合条件的行业和企业的应用和集成创新。”但是政策文件中很少提到对数字孪生技术的监管。
区块链的数字结对不仅涉及两项技术本身，还涉及企业、个人和社会的大量数据，甚至航空航天、军事装备等信息数据。如果使用不慎，会造成极大的安全隐患。区块链和数字双胞胎的合法合规使用要真正产生社会效益，还需要监管法律法规的进一步完善。
(二)技术需要进一步突破。
理论上，利用区块链和数字孪生技术来建造镜像世界的想法确实很有吸引力。比如可以完整的保存过去世界的信息，预测未来的趋势。然而，区块链技术本身还不够成熟。
首先，区块链的分布式架构需要共识机制来保证数据的最终一致性。与集中式架构相比，共识机制对资源的消耗不容忽视。另外，区块链是一种数据存储技术，只能附加，不能删除。随着时间的推移，数字双胞胎所承载的数据量越来越大，区块链所需的存储空间也在逐渐扩大。共识占用的大量资源消耗和存储空间会造成区块链处理的滞后效应。这种延迟反应导致的反馈延迟和报警延迟在延迟敏感的数字孪生虚拟世界的操作中需要迅速改善。
其次，在隐私保护方面，由于虚拟世界涉及的数据量巨大，因此应该对许多信息的查看权限进行限制。认证用户身份的常用技术是零知识证明，用于保证用户在授权其他应用时是匿名的，不需要泄露身份信息。零知识证明本身就是一种不成熟的技术，需要依靠双方的多次交互，必然导致效率低下。未来如果要使用安全多方计算，对网络资源的依赖会更严重。因此，如何在区块链系统中快速达成共识，如何在压缩存储空间和保持数据不可篡改之间取得合理的平衡，以及如何保护虚拟世界的隐私都是需要考虑的问题。随着5G的推出
不及物动词前景与展望区块链技术与数字双胞胎的结合，可以有效提高数字双胞胎的数据可信度，建立高效的工作和交互体系。目前，“区块链数字双胞胎”构建的微镜世界可以在经济生活的诸多领域发挥不可替代的作用。在未来的世界里，区块链将让数字双胞胎发挥更大的作用，让数字双胞胎全面覆盖物理世界。物理世界中的每一个实体都会有一个芯片，它收集实体的所有信息，并在虚拟的数字世界中进行数字化复制。每个实体都有一个虚拟副本，即一个数字孪生体。整合大量的数字双胞胎，就像把现实世界的一面镜子嵌入电脑，通过它你可以看到整个世界。
第一，生活方便。建立一个镜像世界可以为现实生活提供极大的便利。结合AR技术在现实世界中叠加虚拟信息，反过来可以增强现实世界。这种增强可以来自视觉、听觉甚至触觉，其主要目的是在感官上融合现实世界和虚拟世界。在镜像世界中，像Siri和Alexa这样的助手将拥有一个可以与人类互动的具体形象。未来，他们不仅能听到人类的声音，还能看到人类的虚拟化身，捕捉面部和手臂等动作，细微的表情和情绪波动。此外，镜像世界也更适合机器人和无人车的大规模普及。人类看到的世界，也是机器看到的世界。
第二，增强人的感知。区块链的数字结对的另一大优势是每个参与者可以随时随地组织数据，可以把关于建筑物的数据放在建筑物本身所在的地方，一切都是三维的。任何人都可以通过电脑窗口搜索镜像世界中的任何东西，就像电脑中的文件夹一样，可以扩大视野，增强对三维世界的感知。
数字结对应用的技术要完全成熟还有很长的路要走。区块链和数字结对都处于发展阶段，两者的结合需要克服一些技术难点才能实现。虽然在这个过程中需要面对很多挑战，但我们可以肯定，数字双胞胎在区块链建设系统下是可以深度应用的，在未来实现“共同智慧”，建立镜像世界。
