數字孿生——超脫現實,構建未來智能圖譜

近幾年，數字孿生的概念炙手可熱，從工業生產到日常生活，數字孿生逐漸成為未來工業發展的智慧代表。本書對數字孿生的理論架構和知識體系進行了詳細的講解，從數字孿生的基礎知識到數字孿生進階，再到數字孿生在各個領域的實際應用，循序漸進，帶領讀者一步一步深入瞭解數字孿生，形成數字孿生知識體系。為方便讀者更好地掌握本書內容，本書引入了多個數字孿生經典案例，以實際應用為引幫助讀者更好地理解數字孿生理論知識，並對如何應用數字孿生有初步的認識。在本書最後，作者對數字孿生的未來發展進行了預測。 編寫本書的目的是讓從事數字孿生相關產業的技術人員更加深入地瞭解數字孿生，並為其提供有益的參考。本書可供高等院校相關專業師生及對工業智能製造感興趣的讀者學習閱讀。

目錄

第1章數字孿生的概念及發展

1．1什麽是數字孿生

1．1．1數字孿生的定義及特徵

1．1．2數字孿生與傳統模擬的區別

1．2數字孿生的發展

1．2．1數字孿生的發展歷程

1．2．2數字孿生的構建

小結

第2章數字孿生的應用領域

2．1數字孿生在工業生產中的應用

2．1．1智慧工廠

2．1．2生產監控

2．1．3工業部署

2．2數字孿生在醫療領域中的應用

2．2．1疾病治療

2．2．2健康管理

2．2．3運動規劃

2．3數字孿生在智慧城市中的應用

2．3．1城市規劃

2．3．2城市治理

2．3．3未來的智慧城市

2．4數字孿生在商業領域中的應用

2．4．1線下銷售

2．4．2線上銷售

小結

第3章數字孿生中的物聯網

3．1物聯網簡介

3．2數字孿生和物聯網共同促進

3．2．1數字孿生促進物聯網發展

3．2．2NBIoT賦能數字孿生

3．3未來展望

3．3．1目前存在的問題

3．3．2未來發展方向

小結

第4章數字孿生關鍵技術： 基於模型的視角

4．1什麽是孿生

4．2基於模型的數字孿生架構

4．3數學建模和模擬

4．4物聯網

4．5交互式圖表和增強現實

4．6電子文件管理

4．7主數據管理

4．8自然語言處理

4．9數字孿生整合的代數方法

4．10構成異構資產的數字孿生

小結

第5章基於交互的數字孿生復雜系統管理

5．1數字孿生系統與生產

5．1．1數字孿生出現的先決條件

5．1．2影響數字孿生有效性的互動對象參數

5．1．3數字孿生概念中的物理和虛擬生產過程

5．2數字孿生多結構系統

5．2．1描述多結構系統的方法學基礎

5．2．2多結構系統的基本要素

5．2．3多結構系統的功能管理

5．2．4多結構系統的信息流組織

5．2．5多結構系統的組織和架構

5．2．6多結構體度量系統和多結構系統元素

5．2．7多結構系統的管理系統

5．2．8多結構系統自動控制原理與技術

5．2．9信息物理系統的數學建模及其對數字孿生的管理

5．2．10數字化對象的數字孿生及其在多元結構系統中的實現

5．3智慧能源多結構系統示例

5．3．1智能能源系統的組件

5．3．2IES多結構系統

5．3．3IES網絡結構的管理

5．4智能家居多結構系統實例

5．4．1智能家居的組成部分及其相互作用

5．4．2構建智能家居多結構的數字孿生

5．4．3基於交互數字孿生的智能家居多結構管理系統

5．4．4基於數字孿生技術的智能家居氣候管理系統的實施

5．4．5神經網絡在智能家居氣候管理中的應用

小結

第6章流程工業的數字孿生

6．1流程工業的基本概念

6．1．1一個實例： 實驗室用水的處理過程

6．1．2管道和儀表圖

6．1．3流程工業的核心： 控制迴路

6．1．4建立物理流程的模擬模型

6．1．5獲取物理流程建模的工程設計源信息

6．1．6操作的異常處理

6．1．7將控制系統與物理流程模型進行整合

6．2流程工業的類型

6．3流程工業中的數字孿生

第7章智能電網的數字孿生

7．1智能電網中數字孿生的發展

7．2智能電網數字孿生定義

7．3數字孿生在智能電網中的建模與應用

7．3．1基於參數估計的非線性模型

7．3．2基於人工神經網絡的數字孿生： 用於狀態預估

7．3．3基於數據驅動數字孿生的控制器設計

小結

第8章智慧農業的數字孿生

8．1農業的數字孿生

8．2數字孿生構建智慧農場

8．2．1人工智能預測植物生長狀況

8．2．2虛擬現實模擬三維數字農場

8．2．3區塊鏈技術實現供應鏈管理

8．3數字孿生應用於農業領域仍存在的問題

小結

第9章社交媒體對數字孿生的看法以及數字孿生成熟度模型

9．1數字孿生概述

9．2社交媒體分析方法論

9．3數字孿生媒體數據分析

9．3．1關於數字孿生媒體數據的時間序列分析

9．3．2數字孿生媒體數據的無監督聚類

9．4通過行業分析媒體數據

9．5成熟度模型

9．5．1成熟度模型的背景

9．5．2數字孿生的成熟度模型

小結

第10章元宇宙綜述

10．1元宇宙和交互技術

10．1．1虛擬現實技術

10．1．2增強現實技術

10．1．3混合現實技術

10．1．4全息影像技術

10．1．5腦機交互技術

10．1．6傳感技術

10．2元宇宙中的區塊鏈

10．3元宇宙與人工智能技術

10．3．1電腦視覺： 為元宇宙的構建提供虛實結合的觀感

10．3．2機器學習： 強大的技術支撐工具，完善元宇宙運行效率

與智慧化發展

10．3．3自然語言處理： 保障元宇宙主客體之間的準確理解與

交流

10．3．4智能語音： 元宇宙中語言溝通支撐工具，實現元宇宙中

用戶的語言識別與個體交流

10．4元宇宙和網絡及電子游戲技術

10．4．1游戲引擎： 為元宇宙各種場景數字內容提供最重要的

技術支撐

10．4．23D建模： 為元宇宙高速、高質量搭建各種素材提供技

術支持

10．4．3實時渲染： 為元宇宙逼真展現各種數字場景提供至關

重要的技術支撐

10．5元宇宙和網絡及運算技術

10．5．15G/6G網絡： 為元宇宙感知物理世界萬物的信號和信息

來源提供技術支撐

10．5．2雲計算： 為元宇宙提供高速、低延時、規模化接入傳輸

通道，更實時、流暢的體驗

10．5．3邊緣計算： 為元宇宙用戶提供功能更強大、更輕量化的

終端設備

10．6元宇宙和物聯網

10．6．1感知層： 元宇宙的“皮膚”

10．6．2網絡層： 元宇宙的“中樞”

10．6．3應用層： 元宇宙的“大腦”

參考文獻