数字孪生的应用(2).pdf资源-CSDN文库

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数字孪生的广袤天地

1.引言

看过电影《钢铁侠》的人一定不会忘记其中一个十分经典的华画面：托

尼·史塔克在设计、改进和修理钢铁侠战衣的时候，并不是在图纸或实物上进行操

作，而是通过一个虚拟的影像映射场景来辅助实现，而这个可视化、智能化、数

字化的映射场景其实就是数字孪生。按照美国的航空航天局（NASA）给出的最

权威解释，数字孪生是指充分利用物理模型、传感器、运行历史等数据，集成多

学科、多尺度的仿真过程，它作为虚拟空间中对实体产品的镜像，反映了相对

应物理实体产品的全生命周期过程。说的通俗些，数字孪生就是将现实世界的物

理体或者系统以及流程等复制到虚拟空间，生成一个“克隆体”，二者最终组成一

个“数字双胞胎”。

听上去数字孪生好像是一般人自己拍照片那么简单，其实不然。数字孪生除

了实时与准时创建与物理实体等价的“克隆体”或数字模型外，更重的它还会“动”，

即根据传感现实数据、历史数据以及物理本体周边场景数据进行仿真分析，为物

理实体的后续运行提供改进与优化方案，并会辐射到物理实体的全生命周期过

程。因此，双向性即本体向孪生体输出数据和建成模型，同时孪生体向本体反馈

信息和输出优解是数字孪生的核心特征。看得出，数字孪生可以支持与引导人

们穿越虚实界墙，在物理主体与数字模型之间自由交互与行走，实现现实世界

与虚拟世界的彼此交融。既然数字孪生完全不同于简单的影像生成与上传，同样

就不难理解数字孪生肯定不同于 CAD，也有别于 VR 与 AR，因为后者截至目前

都还是单向的，即人们可以沉浸其中，但它们都不会因某些需求的出现而发生及

时调整与改变。但是，数字孪生在的确离不开 VR 和 AR 的同时，更需要大数据、

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