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更新1 | 基于数字孪生战场场景研发获得阶段成果

导读:为了进一步加强跟行业人士的互动,特别是部分关注数字孪生战场实验室的合作方,希望及时了解相关情况。为此,数字孪生战场公众号将以“更新X”发布工作动态。

      作为数字孪生战场实验室(DTBL,Digital Twin Battlefield Laboratory)第1号更新信息,主要介绍近期针对兰德智库作战仿真的一些研究成果,“基于数字孪生战场‘恐怖的海峡’的研究”获得较大进展。

      该研究工作包括理论研究及试验,为了便于行业人士继续开展相关工作,数字孪生战场实验室决定公开理论研究成果。

      有兴趣的读者可以参与数字孪生体挑战赛微信群交流,自行查询相关资料,或积极参与DTC 2022工作,获得数字孪生战场实验室的支持。

基于数字孪生战场‘恐怖的海峡’

      近期工作进展如下:

      第一,针对兰德智库针对某海峡的研究,系统梳理并对相关报告做了解读。

      2000年,兰德智库站在美国政府立场,运用“联合一体化应急模型”(JICM,Joint Integrated Contingency Model),分析了2005年可能发生的冲突。

      该研究开展了1728次仿真试验,兰德智库为此专门写了《恐怖的海峡?红蓝对抗的军事问题与美国的政策选择》报告,该报告在国防工业出版社发行的《作战仿真试验》一书中,被称之为《恐怖的海峡I》。

      2009年8月,兰德智库采用基本相同的研究方法,对2015年的情况做了分析,发布了《红方-蓝方冲突政治背景和军事方面的平衡》报告,亦称为《恐怖的海峡II》。

      第二,解决了数字孪生战场数据标准化问题,形成了X-DRIS体系。

      作战仿真已经开展了30多年,已经从早期的信息化模式,向数据驱动的方式转变,其关键技术包括数字孪生模型、人工智能、数据表示和自主决策等。

      数字孪生战场实验室对世界领先的战场环境数据体系开展了试验,最终基于相关数据标准,设计了适合数字孪生战场体系需要的X-DRIS数据标准,为数字孪生战场展示平台进一步深化研发工作提供了必要的条件。

      接下来,数字孪生战场实验室将开放STOW项目,该项目是DARPA于1997年启动的前沿技术探索,其中关于“智能助理”问题开始应用到“阿尔法狗斗”(AlphaDogfight)中。

      公开的报告包括:

      Synthetic Theater of War (STOW) Engineering Demonstration-1A (ED-1A) Analysis Report

      The COBRAS Synthetic Theater of War Exercise Trial- Report on Development, Results, and Lessons Learned

      JMCIS/Synthetic Theater of War (STOW) Interface Phased Functional Description

      Synthetic Theater of War-Europe (STOW-E) Technical Analysis

      Synthetic Theater of War (STOW) Engineering Demonstration-1 (ED-1) Final Report

      Joint Maritime Command Information System (JMCIS) Synthetic Theater of War (STOW) Interface

      Synthetic Theater of War – Europe (STOW-E)

      Advanced Distributed Simulation Technology II (ADST II), Battle Command Reengineering II (BCR II)

      KERNEL BLITZ ’95 Interactive Training Support (KBITS)- Technical Integration Plan

      以上报告均可以在工业4.0研究院数字图书馆获取。

 

谈谈数字孪生体领域的美国工程院院士

      一直以来,国内行业人士对数字孪生体(Digital Twin)概念的独立性存在怀疑。

      笔者采用“锚定效应”对此做了分析,指出国内大部分专家因对自身背景知识非常熟悉,产生了“认知偏差”,难以接受新概念体系。

      这种问题在美国不存在。

美国工程院

      美国拥有有四大国家学术院,包括:美国国家科学院、美国国家工程院、美国国家医学院和美国国家科学研究委员会。

      在美国国家科学院和美国国家工程院,都有不少数字孪生体专家,他们在数字孪生体科学方面做出了杰出的成果。

      笔者乐观的预测,这些数字孪生体专家将来有可能获得诺贝尔奖。

      我国高校体系及国家院体系,除少数高校有部分教师在开展范围较小的研究,暂无主攻数字孪生体科学或工程的专家,更谈不上院士的参与并作出研究成果。

      作为“引领第四次工业革命”的独立研究机构,工业4.0研究院利用行业人士认知偏差带来的发展机会,加快构建“数字孪生体科学”,在一些方面已经取得了成绩。

      考虑国内学术环境欠佳,不少学者和专家缺乏引用的习惯,暂时不公布相关成果。

      遵循“互补战略”的要求,这个话题不能谈更多了。

 

工业4.0研究院与安世亚太共议“数字工程战略”

      2022年7月16日,正值数字孪生体联盟成员日,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权一行调研安世亚太公司,安世亚太董事长张国明等人参与了座谈,双方围绕“数字工程战略”做了深入交流,对数字空天相关业务做了探讨。

      自2019年建立战略合作关系以来,双方在推动我国数字孪生体产业发展方面做了大量工作,值我国军民大量推进数字工程之际,双方高层就数字工程战略问题开展对话,对促进我国数字孪生产业良性发展具有重大意义。

工业4.0研究院和安世亚太研讨会

      胡权院长以《数字工程战略讨论》为题,介绍了基于锚定效应的战略、什么是数字工程、数字工程标杆企业和安世亚太如何选择等议题。

      “战略的本质就是确定什么可以不做”,这是工业4.0研究院一直秉承的战略原则,在每个发展阶段,聚焦具有改变产业格局的技术和业务,这既是工业4.0研究院赖以生存的秘诀,同时也是顺应第四次工业革命发展所做的权变。

      工业4.0研究院利用行业人士的“认知偏差”,针对数字孪生体产业构建了一套发展战略,避免该行业“未老先衰”,在国防和工业两大领域取得了开创性的成果。

      过去3年期间,工业4.0研究院完成了多个第一:发起全球第一家数字孪生体联盟,比美国早七个月;支撑国家发改委和中央网信办提出国家数字孪生体战略;撰写《数字孪生体》一书,首次对数字孪生体产业做了系统的阐述;每年发布《数字孪生体报告》和《数字孪生国防白皮书》。

      对于数字孪生体产业的发展,胡权院长表示,通过工业4.0研究院和安世亚太的合作,预计到2025年左右,工业4.0研究院将成为数字孪生体数据派领头羊,安世亚太在数字孪生体仿真派开拓中获得巨大进展。

 

基于“数字孪生战场”的C2决策验证初步完成

      按照数字孪生战场实验室预定目标,2022年将重点完成“数字孪生战场1.0”建设工作,经过对标DARPA马赛克作战体系,近期初步完成相关工作,能对“C2决策支撑”提供一定程度的验证,达到部分兵棋推演的目的。

      2022年7月10日,数字孪生战场实验室组织了“数字孪生+C2”概念研讨会,部分应邀人士参与了相关探讨,对基于数字孪生战场基础设施打造“数字孪生+C2”概念表示了浓厚的兴趣。

数字孪生+C2应用

      秉承“以战促建”的创新思路,瞄准当前关注的关键问题,利用工业4.0研究院在“数字孪生战场”理论创新上的优势,加快研发迭代速度,及时把研究成果在数字孪生战场展示平台上呈现出来。

      跟网络中心战或数字战场为代表的第二代战场管理体系不同,建立基于“数字孪生战场”为基础的战场管理体系,既能发挥多域数据交换、流动和分享的实现,又可以实现灵活的作战能力配置目标,这正是数字孪生体得以大显身手的优势。

      未来战场需要高效、分布式的资源配置,这显然不能通过传统自上而下的方式实现,应尽量推动战场环境要素、装备系统以及作战人员实现数字转型。

      按照工业4.0研究院分析结果,数字孪生战场应从目前以“可视化”为主,尽快向“虚拟化”发展,这样才可能适应战争所需要的“速度”。

      通过标杆DARPA马赛克作战相关研究成果,数字孪生战场实验室在C2研究获得突破,并构建了基于“数字孪生战场”的C2运行机制体系,这为“数字孪生战场1.0”的研制提供了理论基础,实现了研用结合的发展目标。

 

数字孪生战场实验室简要介绍

      作为工业4.0研究院探索数字孪生国防体系的平台,数字孪生战场实验室(DTBL,Digital Twin Battlefield Laboratory)立足颠覆性创新原则,瞄准第三代战场管理体系的发展机遇,推动数字孪生战场理论创新与工程实践。

      一、第三代战场管理体系

      从技术革命周期来看,全球处于军事革命和新科技革命时期,全球的技术创新生态正在重塑中,以数字孪生体、人工智能、数据科学等为代表的新一代数字技术快速发展,它们成为改变战场特征的基本动力。

第三代战场管理体系

      美军通过10年时间的探索,洞悉传统战场管理概念和应用的本质变化,提出了“第三次抵消战略”。为了避免传统的大平台对抗场景,美军力图构建分布式作战新模式,为此大力建设第三代战场管理体系。

      工业4.0研究院分析,美国各单位提出了全连接指挥控制及通信(FNC3)、马赛克作战、先进战场管理系统(ABMS)、融合项目及超越项目等,它们都是第三代战场管理体系的探索实践。

      二、数字孪生战场实验室定位

      数字孪生战场实验室是工业4.0研究院研究和探索第三代战场管理体系的平台。

      三、数字孪生国防白皮书

      为了深化数字孪生国防的研究工作,数字孪生战场实验室每年发布《数字孪生国防白皮书》,2021年版已于2021年10月1日发布,提出了数字孪生战场、数字孪生装备、数字孪生训练等概念。

      四、数字孪生战场实验室任务

      依托工业4.0研究院原有“数字孪生太空”“数字孪生汽车”“数字孪生航空”等项目,整合为“数字孪生靶场”(DTR,Digital Twin Range),作为数字孪生战场实验室概念测试、验证和研发的平台。

      数字孪生战场实验室近期任务如下:

      任务一:指挥控制决策支撑

      基于数字孪生靶场平台,研发数字孪生战场操作系统,引入机器学习和大数据分析能力,为指挥人员提供决策支撑服务。

      任务二:基于数字孪生网络的电子战

      为卫星、雷达和战术通信等战场装备建立数字孪生模型,构成完善的数字孪生网络,实现电子战模拟和分析的目的。

      任务三:装备系统测试验证

      利用数字孪生靶场平台,建设一套装备系统效能分析体系,为装备系统的研制、制造、使用和运维提供低成本的虚拟环境。

      任务四:基于数字孪生战场的兵棋推演

      在任务一、二完成的基础上,研发基于数字孪生战场的兵棋推演平台,对标马赛克作战的战术战法,提出相应的解决办法。

      五、数字孪生战场公众号

      为了满足行业人士交流沟通的需要,数字孪生战场实验室运行维护了“数字孪生战场”公众号,发布数字孪生战场实验室动态、JADC2及相关信息。

 

数字孪生战场公众号如下:

数字孪生战场实验室公众号

 

      联系人:王明芬

      数字孪生战场实验室战略经理

      微信:wangmfbj

      邮箱:wangmf@innobase.cn