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工业4.0研究院面向十五五规划推出“工业AI实验室”

      近期,工业4.0研究院完成了《十五五数字孪生体发展规划》的初步研究编制,确定了十五五规划期的工作重点。

      相关负责人透露,《十五五数字孪生体发展规划》将围绕数字孪生体、人工智能和数据科学的融合发展,以X孵化器平台为基础,通过X项目的方式,邀请行业领先的企业参与,共同推动数字孪生体的高质量发展。

      作为十五五规划期的首个X项目,工业AI将依托“工业AI实验室”运行,承接X孵化器平台近期的边缘AI研究和创新成果。

工业AI实验室

      工业4.0研究院最新研究显示,数字孪生体跟人工智能的融合趋势明显,呈现了互相促进加强的态势。

      从数字孪生体的关键技术数字孪生化(Digital Twinning)来讲,人工智能能够有效解决这个问题,从而破除传统的建模仿真技术发展的瓶颈。

      另一方面,把物理世界的物体数字孪生化,能够产生大量的数据,这对于数据驱动的新型人工智能至关重要。对于当前高速发展的生成式人工智能技术来讲,数字孪生体和数字线程的共同作用,将改变互联网领域生成式应用(例如ChatGPT)缺少数据的困局。

      工业4.0研究院早在2015年就对工业人工智能开展相关研究,经历了物理信息系统、工业互联网和数字孪生体三个阶段,最终发现数字孪生体跟工业人工智能的融合价值最大,能有效推动智能制造愿景的实现。

      在我国大力推动十五五规划工作之际,工业4.0研究院牵头编制《十五五数字孪生体发展规划》,并把工业AI确定了未来五年发展重点。

      根据实际需要,工业4.0研究院启动了“工业AI实验室”(公众号:XONE-AI),为行业人士分享工业AI相关的动态和信息,推动我国工业AI高质量创新发展。

 

数字孪生体现状与发展趋势研讨会成功举办

      2025年5月30日,应部分成员请求,数字孪生体联盟组织了一场小型研讨会,围绕“数字孪生体现状与发展趋势”进行了交流,与会人员热烈讨论,这次交流活动圆满成功。

      自2019年工业4.0研究院发起全球第一家数字孪生体联盟之后,国内的企业从蜂拥而至,到当前“聚焦主业”,不过五年时间,但这足以形成了一个小周期。

      工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权直奔主题,以《数字孪生体现状与发展趋势:下一个十年增长周期的“触底反弹”》为题,利用多年开展调研数据和案例,剖析了我国数字孪生体产业现状,引起了与会人员的共鸣。

数字孪生体现状与发展趋势研讨会现场

      从全球数字孪生体格局来看,中国的数字孪生体发展较为迅速,但一直未产生有竞争力的数字孪生体公司,相反,美国的数字孪生体产业生态基本形成。

      胡权表示,从数字孪生体的产业视角来看,下一个十年主要遵循三方面的发展逻辑,它们决定了谁可以成为新的赢家。

      首先,人们应该认识到,数字孪生体是一种新型通用目的技术,它对各行各业将产生影响,甚至任何行业都值得用它重新做一遍。

      其次,在过去10年期间,行业企业已经“过度消费”数字孪生体概念,导致该概念跟建模仿真、大数据和物联网等混淆在一起,丧失了数字孪生体的特征。

      最后,从企业长期竞争能力来看,应深刻理解数字孪生体技术带来的变化,通过一体化运行模式建立壁垒。

数字孪生体现状与发展趋势研讨会现场

      按照数字孪生体研讨会议程,数字孪生体联盟成员北京赛普泰克技术有限公司总经理仵装做了分享。

      仵装以《油气和化工行业工艺数字孪生模型及其应用》为题,介绍公司长期耕耘油气和化工行业的情况,特别是对引入数字孪生体技术的创新,引起了与会人员的兴趣。

      油气和化工行业是典型的流程工业,其工艺技术的数字化转型,直接影响相关业务的运行。赛普泰克公司围绕客户关心的工艺问题,利用数字孪生体技术设计了一套闭环的运行方法,成功的提高了相关运行效率。

      在其后的讨论中,各单位代表围绕数字孪生体技术应用的难点,做了专业化的交流。

      正如胡权所讲,进入2025年,数字孪生体下一个十年增长周期到了,欢迎数字孪生体联盟各成员加入到这个新浪潮中来。

 

“少年数字孪生体沙龙”正式发布了

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体已经成为中美两国的国家关键技术,它直接影响国家安全和经济繁荣,因此具有长期性和持续性特点。

      工业4.0研究院于2019年发起了全球第一家数字孪生体联盟,比美国国防部支持的同名联盟早7个月,经过5年多时间的发展,数字孪生体已经建成较为完善的科学技术体系,这预示着数字孪生体产业进入新的发展阶段。

      2025年6月1日,针对少年朋友发布“少年数字孪生体沙龙”(YDTS,Youth Digital Twin Salon),帮助下一代年轻人掌握未来的先进技术。

少年数字孪生体沙龙

      数字孪生体是物理世界和数字空间的交互技术体系,它为人类社会改造物理世界提供了一套数字化工具,推动第四次工业革命快速到来。

      跟人工智能和数据科学等技术融合,数字孪生体将释放难以想象的价值,改变传统工业、军事行动和日常生活等运行方式,因此成为中美两国不容有失的两个战略性领域。

      工业4.0研究院在2014年就开始探索数字孪生体的价值,逐步掌握了数字孪生体科学规律和核心技术。2020年,工业4.0研究院院长胡权撰写了行业第一本揭示产业发展规律的图书,该书名为《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》,受到了行业人士的热烈响应。

      在推动数字孪生体产业发展的同时,工业4.0研究院不忘新一代年轻人的培养,针对中小学生,工业4.0研究院院长胡权受邀为北京市某小学讲授《数字孪生体改变未来世界》,并协助建立了“数字孪生体兴趣小组”。

      数字孪生体时代正在加速到来,在2025年的六一儿童节,工业4.0研究院发布“少年数字孪生体沙龙”,希望为中国未来培育一批掌握数字孪生体技术和应用的人才。

      这些新一代少年将成为我国未来的引领者,他们对数字孪生体、人工智能和数据科学等先进技术非常感兴趣,这些兴趣将重塑我国未来经济,让人们过上美好的生活。

      欢迎全国各地对少年数字孪生体沙龙感兴趣的组织和企业,共同探讨相关内容。相关信息请查看“少年数字孪生体沙龙”公众号。

 

数字孪生体科学、技术和工程

导读:按照工业4.0研究院数字孪生体系列文章编写要求,本文作为第一篇文章,从科学、技术和工程的角度谈一谈数字孪生体,并作为撰写的《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》(第二版)一书的引子。

      作为物理世界和数字空间的交互体系,数字孪生体(Digital Twin)已经成为科学研究、技术创新和工程应用的新领域,中美两国的专家对此开展了较多的研究。

      从其本质来看,数字孪生体是一种计算机应用,代表了人类社会发展的新方向。

      商务印书馆出版的《现代汉语词典》给出了科学的定义:反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系。

      借助计算机技术,现代科学研究已经呈现“计算化”(Computational)特征,例如,人们熟悉的物理学有理论物理、实验物理,现在还有“计算物理”(Computational Physics),如果引入交互技术,那么就是典型的数字孪生体科学。

数字孪生地球

      英伟达利用自身芯片上的优势,正在开展地球科学的研究,它把这个项目称为“数字孪生地球”(Digital Twin Earth),根本原因就是采用了数字孪生体科学的方法,为地球科学的发展创造了一条新的道路。

      针对数字孪生体科学,美国国家科学基金会(NSF)资助了不少研究课题,特别是在探索数字孪生体本质科学意义上的项目,成为美国继续保持科学引领的重点领域,力求支撑国防、工业和经济的持续发展。

      工业4.0研究院在2023年,正式设立“数字孪生体科学委员会”(DTSB,Digital Twin Science Board),邀请计算机科学、数学、工程和生命科学等领域的科学家参与。

      《现代汉语词典》对技术的定义为:人类在认识自然和利用自然的过程中积累起来,并在生产劳动中体现出来的经验和知识。

      数字孪生体作为人类经验和知识的载体,可以用来改造世界。由于它为物理世界建立了一个数字空间的对应物,更便于人们去跟物理世界交互,这是数字孪生体技术的价值。

      传统的建模仿真能够对简单的系统进行描述,但对于复杂系统来讲,已有的各种技术遇到了瓶颈,为此,DARPA在2009年提出数字孪生体概念,其基本意图是为了创造一套“体系”(SoS)的技术工具,更好的描述、分析和改造复杂系统或体系。

      经过十多年的探索,数字孪生体已经成为一种较为完善的技术体系,在解决体系问题上逐步显露出不可思议的价值。

      对于工程概念,《现代汉语词典》给出了如下定义:土木建筑或其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作,如土木工程、机械工程、化学工程、采矿工程、水利工程等,也指具体的建设工程项目。

      数字孪生体是第四次工业革命的通用目的技术,这意味着它在大量的工程领域能发挥作用。

      从数字孪生体在各个行业或领域的工程应用来看,《现代汉语词典》列出的领域都已经包含,土木工程使用建筑信息模型(BIM)实现可视化,机械工程的应用已经形成工业数字孪生体子领域,化学工程利用数字孪生体实现人工智能应用,采矿工程引入数字孪生地球技术提升采矿的效率和安全,我国水利工程已经全面推进数字孪生水利计划。

      由于数字孪生体工程范围非常广泛,同时还融入AI/ML和数据科学等先进技术,形成了一个较为独立的工程方法和应用,美国国防部对此给出了一个新概念:数字工程(Digital Engineering)。

      从以上分析可以看出,经过十多年的发展,数字孪生体已经从概念转变为完善的技术工程体系,并逐步形成一门专门的科学。

      正如本人在《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书中所写,数字孪生体、人工智能和数据科学等新型技术,将驱动人类社会工业革命进入新阶段。

 

作者:胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长

 

《十五五数字孪生体发展规划》正式启动了

      工业4.0研究院自2014年跟踪研究数字孪生体以来,在2019年确定了数字孪生体发展核心目标,发起了全球第一家数字孪生体联盟,持续开展多项工作,力求建立一个良性发展的数字孪生体生态。

      2021年,工业4.0研究院《“十四五”数字孪生体发展规划》,目前已经完成了大部分目标。为了进一步推进数字孪生体产业的发展,近期启动了《十五五数字孪生体发展规划》。

      作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体跟人工智能和数据科学等一起,正在塑造未来社会和商业。

十五五数字孪生体发展规划

      数字孪生体是物理世界和数字空间的交互体系,它是改造物理世界必备的先进技术,随着该技术在各个领域得到验证与应用,将会有更多的人参与到该领域。

      正如工业4.0研究院院长胡权在《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书后记展望数字孪生体的未来十年,数字孪生体时代正在来到。

      经过数字孪生体联盟五年多的努力,数字孪生体已经得到中美两国政府的高度认可,并把它跟人工智能和数据科学列为国家关键技术,成为驱动国家安全和经济增长的核心动力。

      跟美国相比,我国数字孪生体产业发展还不均衡,处于第二梯队,在十五五期间,应把高质量发展放到首位。

      工业4.0研究院针对数字孪生体的发展情况,做了深入的调研分析。

      分析显示,我国在学术、研发、工程、生态和政策等多个维度均有涉足,但总体来讲大而不强。如果以颠覆性创新或通用目的技术的标准判断,我国还处于认识不清的阶段。

      《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》把各种认知分为三个流派,分别为仿真派、连接派和数据派,这三种力量几乎是各行其是,未能就数字孪生体的基本概念建立共识,这一点跟美国国防部引领的状态不同。

      为了进一步扩大美国在数字孪生体领域的优势,特朗普政府计划发布《国家数字孪生体战略》,这将促进其他国家改变对数字孪生体的定位,形成新一轮的数字孪生体竞争。

      在这样的背景下,工业4.0研究院启动《十五五数字孪生体发展规划》,在完成报告编制之后,提交给国家部委参考决策。

      欢迎数字孪生体联盟各成员参与,具体情况请联系秘书处了解。