也谈数字孪生的人机治理

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数字孪生是个普遍适应的理论技术体系,可以在众多领域应用,目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用最深入的是工程建设领域,关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

有人说:“自动化的最大悖论在于,使人类免于劳动的愿望总是给人类带来新的任务。”。数字孪生也有此悖论的现象!

数字孪生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、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念,可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。

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美国国防部最早提出利用Digital Twin技术,用于航空航天飞行器的健康维护与保障。首先在数字空间建立真实飞机的模型,并通过传感器实现与飞机真实状态完全同步,这样每次飞行后,根据结构现有情况和过往载荷,及时分析评估是否需要维修,能否承受下次的任务载荷等。

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数字孪生是个普遍适应的理论技术体系,可以在众多领域应用,目前在产品设计、产品制造、医学分析、工程建设等领域应用较多。目前在国内应用最深入的是工程建设领域,关注度最高、研究最热的是智能制造领域。

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面向国家重大需求,您认为如何加强数字孪生技术在重点工程领域的研究呢?

数字孪生是一个复杂系统,也是一把双刃剑,为了确保发挥其有益的一面,我们要牢牢地抓住数字孪生的本质特征:人机环境系统的有机协同,针对重点工程领域,机的物理与人的管理、环境的治理有机地结合起来,取长补短,相得益彰。在设计、制造、分析、工程领域继续深化计算的优势,同时,加强培训、营销、管理、维护等领域的算计谋划拓展,真正地使数字孪生既能顶天立地,也能脚踏实地。

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从国家战略需求的角度看,您觉得发展数字孪生技术会对国家战略竞争领域产生怎样的影响力呢?

既然数字孪生是双刃剑,就有两面性,就像AI一样,用的好就会有效益、有功劳,否则不但没有效益和功劳、苦劳,甚至还会有大的损失及负面作用。比如,数字孪生就是真实与虚拟装备之间的数字映射系统,有的部分可以数字化(如物理数据和定律),有的部分就不能数字化(如管理方面的跨域组合谋划和人因工程的心理因素等等),如处理不当,就会出现人机环境系统系统性失调、失配。

典型的案例,如美国波音737客机的多次事故产生的原因:所有的仿真模拟都不是真实的,只不过有些仿真还在特定的范围内还有些参考意义罢了。

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从产学研相互促进的角度来看,如何做好数字孪生基础研究、应用研究和产业化双向链接呢?

产学研是一个系统工程,需要非常好的顶层设计和基本概念原理的构建。基础研究就是要建立并深化数字孪生的基本原理概念的研究,比如数字孪生中信息化、自动化与智能化的区别和联系究竟是什么?数字孪生中的多学科、多物理量、多尺度、多概率如何在工程化中实现一致性和标准化应用?等等。

顶层设计涉及产的部分,即如何实现人机环境系统中各种人、各种机、各种环境的有效协同和合作?等等这些问题对数字孪生的多向链接都至关重要。没有好的基础研究就等于没有好的腿脚,没有好的顶层设计就等于没有好的头脑,一个人没有头脑和腿脚就不完整,一个数字孪生系统也类似。

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一句话金句总结自己这次论坛的观点。

把握好以人为本,数字为机,就可以孪生出一个新的未来环境和世界。

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