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數(shù)字孿生的原理

來源： | 2021-12-26
最早，數(shù)字孿生思想由密歇根大學的 Michael Grieves 命名為“信息鏡像模型”（Information Mirroring Model），而后演變?yōu)椤皵?shù)字孿生”的術語。數(shù)字孿生也被稱為數(shù)字雙胞胎和數(shù)字化映射。數(shù)字孿生是在 MBD 基礎上深入發(fā)展起來的，企業(yè)在實施基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）的過程中產生了大量的物理的、數(shù)學的模型，這些模型為數(shù)字孿生的發(fā)展奠定了基礎。2012 年 NASA 給出了數(shù)字孿生的概念描述：數(shù)字孿生是指充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據，集成多學科、多尺度的仿真過程，它作為虛擬空間中對實體產品的鏡像，反映了相對應物理實體產品的全生命周期過程。為了便于數(shù)字孿生的理解，莊存波等提出了數(shù)字孿生體的概念，認為數(shù)字孿生是采用信息技術對物理實體的組成、特征、功能和性能進行數(shù)字化定義和建模的過程。數(shù)字孿生體是指在計算機虛擬空間存在的與物理實體完全等價的信息模型，可以基于數(shù)字孿生體對物理實體進行仿真分析和優(yōu)化。數(shù)字孿生是技術、過程、方法，數(shù)字孿體是對象、模型和數(shù)據。

進入21世紀，美國和德國均提出了 Cyber-Physical System（CPS），也就是“信息-物理系統(tǒng)”，作為先進制造業(yè)的核心支撐技術。CPS 的目標就是實現(xiàn)物理世界和信息世界的交互融合。通過大數(shù)據分析、人工智能等新一代信息技術在虛擬世界的仿真分析和預測，以最優(yōu)的結果驅動物理世界的運行。數(shù)字孿生的本質就是在信息世界對物理世界的等價映射，因此數(shù)字孿生更好的詮釋了 CPS,成為實現(xiàn) CPS 的最佳技術。


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