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工业4.0研究院举办数字孪生体联盟两周年研讨会

      2021年10月16日,在数字孪生体联盟成立两周年之际,由数字孪生体联盟主办,北京翼络数字技术有限公司承办,工业4.0研究院和天海防务北京研究院提供支持,举办“数字孪生体联盟两周年暨《数字孪生国防白皮书》发布会”。

      基于对数字孪生体在国防领域的应用长期研究,工业4.0研究院提出了“数字孪生国防”(DTD,Digital Twin Defense)概念,建立了数字孪生战场、数字孪生装备和数字孪生训练三位一体的体系,为进一步开展相关研究奠定了基础。

数字孪生体两周年庆典

      本次活动除了发布全球第一本《数字孪生国防白皮书》,还邀请了数字孪生国防相关领域的专家和企业管理人员,分享他们的研究成果和探索实践,同时还围绕“数字孪生国防技术创新生态”主题进行讨论,展望新一轮的军事革命前景和发展。

数字孪生体颠覆性创新之旅

——数字孪生体联盟两周年暨《数字孪生国防白皮书》发布会

主办方:数字孪生体联盟

承办方:北京翼络数字技术有限公司

支持单位:工业4.0研究院、天海防务北京研究院

时  间:2021年10月16日14:00-17:00

地  点:北京市海淀区铁道大厦

报名方式:

报名请联系数字孪生体联盟秘书处,请提供姓名、单位、职务和联系手机等信息,特殊单位请说明情况。

联系人:零点壹,微信:punkt1

活动日程:

时间 主题 发言嘉宾
13:30-14:00 参会人员签到
14:00-14:10 数字孪生体联盟成立两周年致辞 王明芬,数字孪生体联盟秘书长
14:10-14:40 数字孪生国防发展战略 胡权,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长
14:40-15:10 无人战场的兵棋推演探索 杨南征,北京方圆奇正数码科技有限公司首席科学家
15:10-15:30 数字孪生装备技术的提升、迭代和演进 李方,天海防务北京研究院院长
15:30-15:40 《数字孪生国防白皮书》发布 工业4.0研究院、北京翼络数字技术有限公司、天海防务北京研究院
15:40-16:00 《数字孪生国防白皮书》解读 刘继业,北京翼络数字技术有限公司
16:00-16:30 基于操作系统原理的数字孪生卫星平台 郝海生,精航伟泰测控仪器(北京)有限公司CEO
16:30-17:00 如何推进数字孪生国防技术创新生态的发展? 杨南征、郝海生、李方、刘继业等
17:00 自由交谈和讨论

嘉宾介绍:

胡权,工业4.0研究院院长

数字孪生体联盟理事长,国家发改委数字经济新型基础设施课题数字孪生体工作组组长,工信部工业领域评标评审专家库专家,CPHS 2020数字孪生体产业应用论坛主席。参与了中国制造2025、工业互联网和“十四五”规划等相关政策文件编制和建议。目前关注人工智能、数据科学、数字孪生体和物联网等新一代数字技术的发展,提出了通用目的技术驱动方法论。

杨南征,北京方圆奇正数码科技有限公司首席科学家/兵棋设计总师

1968年入伍,历任作战参谋、作战副处长,副团长、师副参谋长,集团军指挥自动化办公室主任,军事科学院研究员,参与导演团、师、集团军、战略区演习十余次,2003年获美国SCUPS大学工商管理博士学位。

李方,天海防务北京研究院院长

天海融合防务装备技术股份有限公司董事。毕业于海军工程大学,博士研究生学历,中共党员,高级工程师。曾任海军装备研究院助理研究员,海军装备部参谋、高级工程师,同方工业有限公司副总经理、书记,保利国防科技研究中心高级顾问。

刘继业,北京翼络数字技术有限公司技术总监

国防工作小组副组长,负责基于数字孪生体的人工智能未来体系研究工作。长期从事人工智能、大数据、数字孪生体和物联网等新一代数字技术跟踪分析,参与建设管理“项目管理办公室”(PMO,Project Management Office),面向国防、汽车和能源等行业企业提供一体化解决方案。

郝海生,精航伟泰测控仪器(北京)有限公司CEO

长期从事航天器、无人机系统数字仿真、半实物仿真以及自动化测试系统研制工作。曾在航天502所学习工作了7年,主持研发了第一代星载实时操作系统SpaceOS。近期通过集中公司力量研发“基于MBSE的数字孪生设计虚拟实验室”,在客户应用中取得了较好的效果。

相关单位介绍:

数字孪生体联盟

作为全球第一个数字孪生体行业组织,数字孪生体联盟(DTC, Digital Twin Consortium)由工业4.0研究院牵头发起,于2019年10月16日成立,专注数字孪生体关键技术的研发,立足开源社区建设数字孪生创新生态,推动数字孪生体产业发展。

工业4.0研究院

作为面向第四次工业革命的独立研究机构,工业4.0研究院以DARPA和兰德智库为标杆对象,建立了基于通用目的技术的颠覆性创新体系,提出了人工智能、数据科学、数字孪生体和物联网等新一代数字技术体系,并发起了全球第一家数字孪生体联盟。长期参与国家发改委、工信部等部委政策编制和建议;帮助歌尔股份、欣旺达、国投招商等知名企业实现数字化转型。

北京翼络数字技术有限公司

工业4.0研究院下属企业,定位于“引领数字孪生体发展”,为企事业单位提供数字化化转型服务,包括管理咨询、技术规划、整体方案和培训课程等。目前面向国防、汽车和能源三大领域,设计了一体化解决方案,依托工业4.0研究院在数字技术领域的领先优势,立足于帮助客户建立差异化的竞争优势。

天海防务北京研究院

作为天海融合防务装备技术股份有限公司(证券代码:300008)下属机构,天海防务北京研究院定位于数字孪生船舶的新型研发机构,致力于推进国防工程数字化转型,引入人工智能和数字孪生体等先进技术,打造面向未来战场需要的数字孪生装备解决方案。

 

胡权参加CCF未来计算机教育峰会做观点报告

      2021年7月17日,工业4.0研究院院长、数字孪生体联盟理事长胡权应邀参加中国计算机学会2021未来计算机教育峰会,以《数字孪生体和开源》为题做了观点报告,受到与会人员的关注和热议。

      胡权把数字孪生体和开源结合,利用2007年诺贝尔经济学奖获得者提出的“机制设计理论”,引入“激励相容”的概念,为数字孪生体开源社区发展提供了理论基础。

数字孪生体和开源演讲

      所谓激励相容,可以一句话来描述,“如果在给定机制下,如实报告自己的私人信息是参与者的占优策略均衡,那么这个机制就是激励相容的。”

      该理论很好解释了开源社区的发展方向:选择面向未来的技术领域,采用开源社区的方式,加速行业专业化分工,实现无人区的突破。

教育助力开源

      结合到工业4.0研究院“数字孪生+”战略,胡权展示了正在推进的“数字孪生矿山”和“数字孪生石化”两大数字孪生体实验室,它们都将基于开源社区推进关键核心技术的突破,加强典型应用场景和杀手级应用的开发。

      随后,胡权还参加了“教育助开源”的讨论,分享了工业4.0研究院对人才的看法,特别阐释了通过面向未来项目吸引和培育具有颠覆性创新能力人才的思路和实践。

      数字孪生体联盟部分成员通过现场或在线等方式,参与了CCF未来计算机教育峰会。

 

 

工业4.0研究院启动《数字孪生国防白皮书》编写工作

      在长期开展国防研究基础上,工业4.0研究院于2021年8月1日宣布,启动《数字孪生国防白皮书》编写,展现全球国防领域数字孪生体应用最新情况,结合到《数字孪生体》一书理论体系,分析“数字孪生国防”概念对全球军事格局的影响。

      习近平在中共中央政治局第三十二次集体学习时讲话提出,“要推进高水平科技自立自强,加快关键核心技术攻关,加快战略性、前沿性、颠覆性技术发展,发挥科技创新对我军建设战略支撑作用。”

      工业4.0研究院认为,作为第四次工业革命的通用目的技术,数字孪生体不仅是“颠覆性技术”,还将遵循从点到面扩散的规律。DARPA作为始作俑者,经过10年时间,为美国国防装备构建了一套类似互联网的颠覆性技术体系。

国防领域数字化转型

      虽然美国国防领域全力采用数字孪生体,但工业4.0研究院在2019年发起全球第一家数字孪生体联盟,支撑国家发改委和中央网信办发布“数字孪生创新计划”,以及承接装备数字孪生体应用研究项目等,显示我国数字孪生体研究和探索力度并不小。

      近期来自美国国防部、NATO以及英国国防供应商等的信息显示,全球各国纷纷加速数字孪生体相关研究,在理论、技术和工程上具有较大的突破,已经具有广泛应用的基础,这符合“军事技术和战争形态的革命性变化”的论断。

      定位于DARPA和兰德的融合体,工业4.0研究院基于《数字孪生体》一书中“数字孪生国防”章节内容,结合到我国新时代国防和军队建设新的“三步走”发展战略,深入剖析全球数字孪生体发展趋势,分析数字孪生国防演进路径。

波音公司数字孪生体白皮书

      颠覆性技术对于国防意义重大,它的突破将给国家安全带来巨大影响。

      NATO去年对未来20年影响全球军事格局的技术进行了分析,数字孪生体被选为其中一种颠覆性技术。如果加上去年俄罗斯确定在海军装备中引入数字孪生体,那么全球军事强国在数字孪生体的认识上建立了共识。

      通过对美国、NATO、俄罗斯等相关资料分析,由于美国DARPA提出了数字孪生体,它在理论研究上得到了麻省理工学院等顶级高校教授的支持,理论体系的基础比较坚实,这为它在装备中的应用处于领先地位。其他国家在应用数字孪生体过程中,显然有些混乱,主要受传统的仿真技术影响非常大,还有软件工程理论陈旧,没有跟数字孪生体建立有机联系。

      美国国防软件研究机构最近宣称,它利用数字孪生体技术,建立了软件工程和系统工程的桥梁。特别是波音公司,前一段时间发布的《数字孪生体白皮书》显示,它类似日美之争时期推动STEP数据标准一样,建立了三个梯度的数字孪生化体系。

      按照工业4.0研究院计划,《数字孪生国防白皮书》预计在10月前编写完成。

      《数字孪生国防白皮书》将提供给友好单位内部交流,争取进一步推进美国国防部“数字工程”的研究工作,同时在“数字孪生大脑”方面加强人工智能的融合研发;接着考虑在恰当的时机,公布《数字孪生国防白皮书》,让更多行业人士了解全球最新进展。

 

 

工业4.0研究院继续推进“领先三年”战略

      自2013年成立以来,工业4.0研究院坚持实施“领先三年”战略,展现了我院颠覆性创新能力,在概念创造、体系研究和技术创新等领域建立了竞争优势。在第四次工业革命肇始之际,工业4.0研究院继续推进“领先三年”战略,以期实现新的颠覆性创新。

      工业4.0研究院定位于DARPA和兰德的结合体,对标兰德战略研究和DARPA颠覆性创新,跟踪德国、日本和英国实践,结合中国国情和行业需要,在第四次工业革命通用目的技术(GPT,General-Purpose Technology)研究方面做出了突出的成就,目前开始落实“数字孪生+”策略。

      2019年,工业4.0研究院发起了全球第一个数字孪生体联盟,它早于美国七个月,比德国领先近一年时间,国内目前还未出现类似的组织;2020年,工业4.0研究院支撑国家发改委和中央网信办起草了《关于推进“上云用数赋智”行动 培育新经济发展实施方案》,提出了“数字孪生创新计划”等内容,显示了我院的前瞻性和战略构建能力。

      过去5年期间,工业4.0研究院对数字孪生体做了系统的研究,在全球首次提出了通用目的技术等判定,并出版了《数字孪生体:第四次工业革命的通用目的技术》一书,引起了国内外行业人士广泛的关注和认可。

      在“领先三年”战略指引下,工业4.0研究院坚持包容和开源的核心价值观,逐步建立了基于开源社区的创新生态,目前通过“数字孪生体联盟”(DTC,Digital Twin Consortium),为行业企事业单位建立沟通渠道,实现共创共赢。

      工业4.0研究院下属北京翼络数字技术有限公司(简称“翼络数字”)开辟了“数字孪生大脑开源社区”,在工业人工智能方面取得了较大突破,并按照“领先三年”战略要求,逐步通过数字孪生城市开源社区等开放给行业企业。

      翼络数字大力推进“数字孪生+”赋能各行业的策略,强化以工程技术人员为主的经营,通过提供创新的技术解决方案,帮助客户在“十四五”期间实现数字化转型,获得行业平均水平之上的经营绩效,实现客户在同行业“领先三年”的战略目标。

      在2021年接下来的时间,工业4.0研究院将聚焦“数字孪生城市实验室”,经过一年多的经营发展,多项指标处于全球领先地位。为了更好服务数字孪生体联盟成员,数字孪生城市实验室将发布《数字孪生城市报告(2022)》,引领真正开放的运行模式。

      结合到翼络数字承担的国家项目,工业4.0研究院近期将发布《数字孪生质量体系白皮书》、《数字孪生电网白皮书》等,深入贯彻“数字孪生+”策略思路,加强跟行业的交流互动,提升我国数字孪生体应用的开放度和创新力。

      我院同事应牢记“领先三年”战略,这既是我们的生存之本,也是工业4.0研究院响应我国科技创新的作为,瞄准全球顶级机构的颠覆性创新,探索适应我国现有环境的创新之道,虽然这个过程会遇到不同的困难,但只要我们坚持不懈,就能为第四次工业革命发展做出应有贡献。

      本人作为工业4.0研究院院长,专门撰写该文,通过邮箱发给各位同事,同时也公开发布,以便合作伙伴了解工业4.0研究院和翼络数字的运行,跟我们一道迎接第四次工业革命的到来。

 

认识数字孪生体科学的意义

      人类社会自计算机产生以来,改变了传统的科学研究方法,影响了科学发展的速度和方向,逐步形成了“计算科学”(Computational Science)。数字孪生体作为物理世界和数字空间交互的体系,归属于计算科学,目前正朝一门新科学方向发展。

      2009年DARPA提出数字孪生体概念,其目的是为了找到复杂系统的计算科学方法。事实证明,数字孪生体给人们认识复杂系统提供了新思路,大大简化了传统系统工程的方法,并为智能化发展提供了理论基础。

      在数字孪生体产生之前,全球科学研究机构提出了基于仿真的系统工程等方法,但在实际应用中效果并不突出,这是因为当时计算科学还不够成熟,受传统的仿真理论和实践影响非常大,正如美国工程院专家所讲,当多个学科融合发展的时候,提出新概念来描述新科学的产生,是一种必然的选择。

      托马斯·库恩在1962年出版的《科学革命的结构》中,阐释了常规科学和科学革命的本质,为我们认识新范式产生过程提供了方法。库恩对以探索和总结自然现象之规律的传统科学分析较深入,但对于计算科学等没有给予足够的关注。

      科学一般分为形式科学、自然科学、社会科学和应用科学,应用科学中有一小类属于交叉科学,它是两个或两个以上不同学科的边缘交叉领域产生的新学科类别。数字孪生体涉及到计算科学、物理学、化学及工程学等多种科学,它是典型的交叉科学。

      在过去10年期间,DARPA、美国空军研究实验室、麻省理工学院、剑桥大学和工业4.0研究院等对数字孪生体科学做了积极的探索和研究,逐步建立了一定的知识体系。科学是一种系统性的知识体系,以此来判断,数字孪生体科学正在形成中。

      当我们跳出科学研究范畴,进入行业应用探索领域,数字孪生体呈现了完全不同的景象。

      由于数字孪生体概念具有通俗易懂的特点,企业把已有产品和解决方案包装成数字孪生体,有助于提升销售业绩,国内外企业纷纷往数字孪生体靠拢。传统的CAD、仿真和PLM企业摇身一变,成为了数字孪生体“龙头企业”;一些做BIM、VR或游戏的企业,开始介入智慧城市等领域,通过“拍电影”的方式展示数字孪生体。

      这当然不是数字孪生体科学的核心。

      本人在《数字孪生体》一书中,对其本质进行了阐释,即数字孪生体具有开放架构,能够实现前向兼容,满足可持续改进的需要。

     目前的工程实践还不具有这样的特征,因为现有工具还是传统的CAD、BIM或仿真软件,它们都不是为了数字孪生体科学开发的,不能真正实现可持续改进等功能。正如DARPA所讲,要构建数字孪生体科学体系,需要开发一系列的工具。

      工业4.0研究院判定,数字孪生体科学未来10年发展,需要建设新型基础设施,这是其持续发展的前提和必要条件。
       从技术革命周期的视角来看,数字孪生体科学需要完成基础理论研究,毫无疑问,用建模与仿真的传统观念去看待数字孪生体,不足以体现它在人类社会发展进程中的地位和意义。

     世界各国正在争夺第四次工业革命制高点,如果仅仅限于大家耳熟能详的人工智能、大数据和物联网等内容,中国不太可能失去未来产业机遇;但如果是某种大家认识不深,甚至于似曾相识的概念体系,当它们代表了未来发展的主流,任何国家错过的代价会非常巨大。

      日本上个世纪80年就遇到这样的问题,当时它希望创造“智能制造”范式,借此打造“教科书”式的科学体系。美国对未来的判定更为准确,它专注到基于开放架构的工业数据体系建设,为美国先进制造稳步发展提供了支撑。当时两个国家的选择,决定了它们过去30年的命运。

     面向未来的颠覆性创新,大都是某种内生技术应用的结果,即在科学层面有原理上的突破,它将创造新的技术路径,改变传统的工程方法。美国一直强调的抵消战略,其核心就是“创造”新的路径,这是建立在基础科学研究前提下的。

      大量证据显示,美国正在加紧打造数字孪生体科学体系,从根本上解决物理世界数字化的挑战,让物理世界的运行实现低成本化和可持续改进等目标。如果可以达到这样的目标,那么美国在互联网发展中积累的经验将再次发挥作用。

      中国当前迫切需要解放思想,敢于面向未来探索新科学,为人类社会迈向第四次工业革命做出应有之贡献。

 

 胡权:工业4.0研究院院长,数字孪生体联盟理事长