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AI+数字孪生发展现状、应用场景及典型企业案例分析
客观 中性 建设性
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AI+数字孪生
目 录
CONTENTS
第一部分：AI+数字孪生产业现状 ...................................................................................................................... 2
1、AI+数字孪生的演进 ....................................................................................................................................... 2
2、AI+数字孪生的应用 ........................................................................................................................................ 6
第二部分：应用场景与典型企业 ......................................................................................................................... 9
1、应用场景 .......................................................................................................................................................... 9
2、典型企业 ........................................................................................................................................................ 16
图 表 目 录
图表：数字孪生技术的典型特征 ............................................................................................................................................ 2
图表：人工智能技术在数字孪生生态仿真分析层中的应用 ................................................................................................. 3
图表：数字孪生的三个世界 .................................................................................................................................................... 3
图表：虚拟孪生世界的四个发展阶段 .................................................................................................................................... 4
图表：AI+数字孪生的演进 ..................................................................................................................................................... 6
图表：AI+数字孪生赋能垂直行业 ......................................................................................................................................... 6
图表：AI+数字孪生应用领域 ................................................................................................................................................. 7
图表：AI 数字孪生赋能零售行业 ........................................................................................................................................... 9
图表：AI+数字孪生在零售供应链中的应用 ....................................................................................................................... 10
图表：AI+数字孪生在传媒领域中的应用 ............................................................................................................................11
图表：数字孪生在物质文化遗产领域的运行机制............................................................................................................... 12
图表：数字孪生在物质文化遗产领域的运行机制............................................................................................................... 13
图表：AI 数字孪生对教育领域的影响 ................................................................................................................................. 14
图表：数字孪生建筑特点 ...................................................................................................................................................... 15
图表：数字孪生建筑典型应用场景 ...................................................................................................................................... 15
图表：达索系统公司 3D Experience 平台应用及功能 ......................................................................................................... 16
图表：影谱科技核心技术 ...................................................................................................................................................... 18
图表：影谱科技 MADT 引擎应用领域 ................................................................................................................................ 19
图表：Unity 平台应用领域 ................................................................................................................................................... 19
图表：Unity 游戏领域解决方案 ........................................................................................................................................... 20
图表：Unity 汽车运输与制造领域解决方案 ....................................................................................................................... 20
图表：Unity 电影与动画领域解决方案 ............................................................................................................................... 22
图表：Unity 建筑工程与施工领域解决方案 ....................................................................................................................... 22
客观 中性 建设性
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AI+数字孪生
第一部分：AI+数字孪生产业现状
1、AI+数字孪生的演进
（1）人工智能在数字孪生中的应用
数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据以及算法模型
等，模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术手段。
从数字孪生的定义来看，数字孪生具有互操作性、可扩展性、实时性、保真性以及闭环性等特
征。
图表：数字孪生技术的典型特征
资料来源：中国电子技术标准化研究院
前瞻产业研究院整理
数字孪生作为一项关键技术和提高效能的重要工具，可以有效发挥其在模型设计、数据采集、
分析预测、模拟仿真等方面的作用，助力推进数字产业化、产业数字化，促进数字经济与实体经济
融合发展。
数字孪生依托知识机理、数字化等技术构建数字模型，利用物联网等技术将物理世界中的数据
及信息转换为通用数据，并且结合 AR/VR/MR/GIS 等技术将物理实体在数字世界完整复现出来。
在此基础之上，利用人工智能、大数据、云计算等技术做数字孪生的描述、诊断、预警 / 预测及
智能决策等共性应用赋能给各垂直行业。
由此可见，人工智能是数字孪生生态的底层关键技术之一，其必要性主要体现在数字孪生生态
系统中的海量数据处理、系统自我优化两个方面，使数字孪生生态系统有序、智能运行，是数字孪
生生态系统的中枢大脑。
客观 中性 建设性
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AI+数字孪生
根据中国电子技术标准化研究院对数字孪生生态的构成分析，数字孪生生态系统主要可以分为
基础支撑层、数据互动层、模型构建与仿真分析层、共性应用层以及行业应用层等。
人工智能技术主要应用在仿真分析层面，在仿真分析层，根据中国电子技术标准化研究院发布
的《数字孪生应用白皮书》，如何在大体量的数据中，通过高效的挖掘方法实现价值提炼，是数字
孪生重点解决问题之一。数字孪生信息分析技术，通过 AI 智能计算模型、算法，结合先进的可视
化技术，实现智能化的信息分析和辅助决策，实现对物理实体运行指标的监测与可视化，对模型算
法的自动化运行，以及对物理实体未来发展的在线预演，从而优化物理实体运行。
图表：人工智能技术在数字孪生生态仿真分析层中的应用
资料来源：中国电子技术标准化研究院
前瞻产业研究院整理
（2）AI+数字孪生的演进
冯升华在《数字孪生与 AI 技术的融合应用》中提出，在数字孪生时代，人类认识和改造世界
的手段分为三种，
第一种是用我们的身体、五官直接感受、体验客观世界。以此种方式构建的对客观世界的认知
被定义为“体验世界”。第二种是借助工具，包括传感器、测量仪器等，以数据化的方式表达客观
世界。以此种方式构建的对客观世界的认知被定义为“数据世界”。第三种方式是借助计算机，通
过建模的方式表达和认知客观世界，以此种方式构建的对客观世界的认知被定义为“虚拟世界”。
图表：数字孪生的三个世界
客观 中性 建设性
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AI+数字孪生
资料来源：冯升华《数字孪生与
AI
技术的融合应用》
前瞻产业研究院整理
在借助计算机与计算机技术的虚拟孪生世界中，可以分为四个发展阶段，即几何外观虚拟孪
生、多学科多专业虚拟孪生、全生命周期虚拟孪生，以及多尺度上下文虚拟孪生。
图表：虚拟孪生世界的四个发展阶段
资料来源：冯升华《数字孪生与
AI
技术的融合应用》
前瞻产业研究院整理
人工智能作为数字孪生生态的底层关键技术之一，其与数字孪生的融合演进也贯穿在这四个阶
段中。
20 世纪 80 年代，以 CATI 为代表的三维设计软件诞生，将产品设计从 2D 升级到 3D，带来了
“所见即所得”的技术。从尺寸、材质、外观上，逼真地表达产品的几何外观。这一阶段的虚拟孪
生主要为几何外观孪生。基于人工智能算法，可以对企业零部件库进行聚类分析，实现零部件自动
分类和检索，提升零部件标准化水平，降低维护成本和采购成本，进而提升产品质量。
20 世纪 90 年代，产品设计进入数字样机时代。数字样机不仅承载产品的几何外观知识，还承
载产品内在的多学科多专业知识。这一阶段的虚拟孪生进化为多学科多专业孪生。
人工智能技术与多学科多专业孪生技术相结合，使计算机辅助设计进化为创成式设计，也称为
生成式设计或认知增强设计。对于零件设计、整机设计以及加工方式等环节，人工智能技术将结合
通过算法选择最优的设计结果、生产方式等。
在 20 世纪 90 年代末期，引入了产品全生命周期的概念。人工智能技术在产品生命周期各个环
