数字孪生：数字经济的基础支撑

　　什么是数字孪生？数字孪生是充分利用物理模型和物联网传感采集全生命周期的海量数据，融合虚拟现实、仿真、大数据、物联网、人工智能、区块链等跨学科数字技术，通过实体世界与虚拟世界双向映射、动态交互、实时连接，记录、仿真、预测对象全生命周期的运行轨迹，实现系统内海量的数据信息与资源的配置。 通常认为，数字孪生（Digital Twin）是基于美国密歇根大学的迈克尔 ？？ 格里夫斯（Michael Grieves）教授的研究所提出的概念，之后这一提法得到广泛的认同并沿用至今。其实，数字孪生理念和方法已经走过了几十年的发展历程，从20世纪60年代美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗登月计划，到今天的工业4.0和智慧城市，数字孪生技术广泛应用于各个行业中。 本书作者以十余年的研究及行业应用经验为基础，带你畅游数字孪生的神秘世界！ 2021年，数字孪生似乎成了一个高频的时尚词汇，很多传统的信息化服务商也纷纷贴上了数字孪生的标签，数字孪生领域的专家们以亲身的经验和体会，通过浅显易懂的语言，为读者打开一扇快速了解数字孪生的窗户。本书对政府机构的决策者、企业的高级管理层、数字化转型和升级的相关负责人等的实际工作可以起到启发和指导的作用，为研究人员、大学生提供学习参考资料。通过此书，你将明白数字孪生如何改变生活、改变科技、改变全球技术与经济格局！

　　郭沙 1983年以四川省高考数学状元身份考入清华大学计算机科学与技术系，美国FIU数据库博士。专注跨学科数字孪生技术相关领域的研究与应用30年。参与了中国早期863/CIMS、制造业信息化工程科研项目。在《IEEE知识与数据工程》等国际著名学术期刊发表论文，对大数据挖掘和知识学习的研究以及相关发明专利产生了重要的影响。 郭沙博士是互联网行业第一批创业者和见证人，从1996年开始，先后在美国成功创立了多家创新型互联网、高科技企业。郭沙博士先后主持了众多数字孪生技术攻关项目，支持和参与国家重大项目及企业重点科研项目，是创新型数字经济的践行者。郭沙博士的研发方向包括数字孪生场景相关的三维引擎优化算法、大数据挖掘、数据资产化技术、绿色超级计算集群、高可靠超低延迟交互技术。

目录


第一章 总述
第一节 从工业文明到数字文明 03
第二节 数字经济与数字社会 05
第三节 从消费互联网到产业互联网 10
参考文献 11

第二章 数字孪生的发展历程
第一节 数字孪生概念的演进 15
第二节 数字孪生和其他新一代数字技术的关系 24
第三节 数字孪生的相关标准 33
参考文献 40

第三章国家战略
第一节国外数字经济产业政策 43
第二节 数字经济与新基建 58
第三节 我国数字经济产业相关政策分析 62
参考文献 70

第四章 数字孪生技术
第一节 概述 81
第二节 数字孪生概念起源 92
第三节 数字孪生的定义 97
第四节 数字孪生的特征 105
第五节 数字孪生与相近技术的区别 110
第六节 数字孪生的生命周期 115
参考文献 116

第四章数字孪生的关键应用领域
第一节概述 123
第二节智能制造与工业互联网 125
第三节数字城市 133
第四节数字建筑 143
第五节能源管理147
第六节文化创意 155
第七节智慧教育158
第八节智慧医疗161
第九节智能金融167
第十节轨道交通 171
第十一节数字娱乐 174
第十二节安全应急 176
参考文献 184




第六章 数字孪生体系架构及关键技术
第一节 数字孪生体系架构 187
第二节 数字孪生关键技术 194
参考文献 221

第七章 数字孪生产业协同体系
第一节 概述 227
第二节 数字孪生产业协同双循环体系 232
第三节 核心研发 237
第四节 成果转化 239
第五节 产业协同 241
第六节 开放共享体系243
第七节 政策与金融支持 246
参考文献 250

第八章数字孪生的关键挑战
第一节概述 253
第二节 数据的挑战 256
第三节 模型的挑战 264
第四节 安全和可信的挑战 268
第五节 软件系统的挑战 270
第六节 硬件系统的挑战 272
第七节 商业模式的挑战 274
第八节 人才的挑战 277
第九节 国际交流与合作的思考 279

第九章 数字孪生的应用案例
第一节 锡安和平纪元的第五个五年计划 285
第二节 母体0.1版本 292
参考文献 314

第十章 数字孪生的未来展望
第一节 技术突破 319
第二节 应用拓展333
第三节 学科发展339
第四节 元宇宙：从科幻到现实 342
第五节 人类文明的延续 345
参考文献 349