数字孪生链接交互理论与关键技术|CIMS封面文章

数字孪生作为实现信息物理融合的重要使能技术，备受各行各业广泛关注。基于虚实交互和数模驱动，数字孪生能满足仿真（以虚映实）、控制（以虚控实）、预测（以虚预实）、优化（以虚优实）等应用服务需求。连接与交互是数字孪生的重要组成部分之一，其主要功能是实现数字孪生虚实要素间的数据传输与信息交换，同时不同数字孪生间、数字孪生与人及与环境间也需连接与交互实现数据传输。作为数字孪生的“血管”和“脉搏”，连接与交互搭建了信息交流共享的桥梁与纽带，为数字孪生模型动态更新、物理实体实时控制、决策方案在线优化运送“数据养分”，从而打破信息孤岛，加速信息共享与融合。在数字孪生的应用与实践过程中，为满足多方位互感、全要素互联、高质量互通、多维度互融需求，数字孪生连接交互亟需解决如下问题和挑战：①何为连接交互，数字孪生连接交互的内涵是什么，包括哪些内容，具体有哪些要求？②如何连接交互，数字孪生连接交互该怎样实施，有哪些相关技术？针对以上问题和挑战，首先从内外两层阐述了数字孪生连接与交互内涵，进而提出“准确—实时—一致—安全—可靠”连接准则。在此基础上，从“感知—通信—映射—联动—融合”五方面探索建立了一套数字孪生连接交互理论体系，分析了数字孪生连接交互关键技术。基于数字孪生连接交互理论与方法研究，结合笔者前期在物理实体、数字孪生模型、数字孪生数据和服务的相关研究工作基础，进一步探究并丰富了数字孪生五维模型理论体系，以期为数字孪生的理论研究和应用落地提供系列理论和方法参考。