数字孪生-定义(1)__光明网(组图)
[数字孪生-定义]
数字孪生是一种数字概念和技术手段。它基于数据和模型的整合和融合。它在数字空间中实时构建物理对象的精确数字映射，并基于数据集成和分析预测对数据进行模拟、验证、预测和分析。控制物理实体的全生命周期过程，最终形成优化的智能决策闭环。其中，面向的物理对象包括物理对象、行为和过程。构建双胞胎所涉及的数据包括实时传感器数据和操作历史数据。集成模型包括物理模型、机理模型和过程模型。
【数字孪生-应用】
随着经济社会数字化转型的不断推进，数字孪生逐渐成为行业内的热门技术。数字孪生起源于航空航天和军事工业。近年来，持续向智能制造、智慧城市等垂直行业拓展，实现了机理描述、异常诊断、风险预测、决策辅助等应用价值。抓牢。
【数字孪生技术架构】
【数码双胞胎×地球】
欧洲航天局 (ESA) 于 2020 年 9 月首次宣布，它将部署人工智能和量子计算，在虚拟空间中构建地球的数字分身，即地球的“数字孪生兄弟”，以期更好地了解我们星球的过去，现在和未来。
这个巨大的模型将帮助我们模拟未来的进化场景。
例如，模拟一个地区用可再生能源发电厂取代化石燃料发电如何改变大气中温室气体的浓度，并量化这种转变如何影响海平面上升的速度。
【数字双地球系统——意义】
（1）机器学习和人工智能可以提高数字孪生地球的保真度和效率——尤其是对于极端天气事件和数值预报模型。科学家们希望这个数字孪生地球能够帮助他们预测气候变化极端天气事件的影响.
（2）数字模型将帮助人类“监测地球的健康状况”并模拟人类行为对环境的影响。
（3）为欧盟能源和环境政策的制定和实施提供支持，为各行各业提供地球级公共服务。
【数字双地球系统——实施】
目标：科学家将在未来十年开发数字双胞胎流域数字孪生系统，不断将现实世界的数据输入模型。到2030年，利用人工智能、高性能计算、数据分析预测等领先技术，建立覆盖海洋、陆地、大气、生物等广泛对象的高精度数字孪生地球系统。
欧盟哥白尼计划：该计划将捕获大气数据流域数字孪生系统，例如空气质量的变化，然后他们将使用神经网络（计算机算法）来识别地球天气系统的模式，并希望开始做出准确的预测。
计算能力：模拟地球天气系统所需的机器学习计算量非常大，需要使用量子计算机。
进展示例：几个较小规模的孪生模型，重点关注各个子区域
(1）南极洲的数字孪生
南极洲拥有地球上 60% 的淡水。如果所有的冰都融化了，全球海平面将上升 190 英尺（58 米）。数字双胞胎将帮助研究人员更好地了解冰盖的状态并研究解冻过程。
利用卫星观测、数值模拟和人工智能，由苏格兰爱丁堡大学的科学家领导的一个团队正在构建南极冰盖系统、其水文、周围海洋、大气和生物圈的数字双胞胎，并且已经在使用该系统跟踪冰盖上的冰盖。以及冰盖下融水的轨迹，探索冰架在各种水文情景下如何融化。
(2） 水文孪生模型
由法国国家海洋科学研究所开发的意大利北部波尔河流域的数字孪生海洋，研究大气变化与海洋行为之间的相互作用。科学家们将使用该模型来研究所谓的北极放大现象——北极地区变暖的速度是世界其他地区的两倍。
(3）数字孪生食品系统
模拟农业活动如何干扰更广泛的自然系统，同时模拟气候变化对粮食生产的影响。
(4）森林数字孪生
创建最详细、最真实的全球森林覆盖模型，研究森林在地球生命中的各种功能，包括储存导致气候变暖的二氧化碳。
参考文献：（1）中国移动通信股份有限公司研究院《数字孪生技术应用白皮书（2021）》》）
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