文档介绍：环境偶双极的数字孪生及其应用
摘 要:之所以有“环境”一说,是因为宇宙存在人这一因素。人将所处的时空划分为内外,形成内环境和外环境-环境偶。数字孪生技术将物理性的内外环境提取成数字信息,并深入挖掘,以数字模型的方式分析内外环真实参数传给实际的工厂建设(从这层应用上讲,数字孪生功效类似国内提出的半实物仿真技术)。而工房和生产线建成后的日常运维中二者继续进行信息交互,贯穿产品全生命周期的全时空。
数字孪生产物的本质推测
数字孪生反映相对应的实体物的全生命周期过程,所以,有专家解释说,物理空间的背后存在虚拟空间,与现实空间互为表里,一阴一阳。如果物理世界的万千变化,星球、宇宙演变,都能进行数字孪生,或数字孪生的记录介质、记录载体大到足够,则不妨把专家的这种解释说法提炼为:阳世界背后存在与之一一对应的阴世界。
上述说法显然有可能导向“阴阳学说”,而超越本文研究范畴,故本文不延续该观点,而是引发对数字孪生产物的属性思考。
数字孪生的产物本质、属性该怎样描述?实现DT的许多关键技术都已经开发出来,比如多物理尺度和多物理量建模、结构化的健康管理、高性能计算等,但实现DT需要集成和融合这些跨领域、跨专业的多项技术,从而对装备的健康状况进行有效评估,这与单个技术发展的愿景有着显著的区别。虚拟实体与物理实体间的差距,攻克后可以完整地透视物理世界机器实际运行情况,实现数字世界与实体世界的融合。引导人们穿越那虚实界墙,在物理与数字模型之间自由交互与行走。 数字孪生产物,即信息,实际是一种时空结构复合模型,既有空间性又有时间性,时间和空间耦合在一起,成为一体化的时空“耦合子”。如果空间足够小、时间足够短,则描述这种时空的信息则足够简单。最小空间与最短时间缔结的最小时空“耦合子”-信息-如果存在,則她将是贯通物理空间和虚拟空间的桥梁,或者用数学语言讲,她就是能遍历正与负数字的最基本单元——无穷小——“O(X)”。
数字孪生期待新理论
《天工开物》、《自然哲学的数学原理》可谓宇宙转化规律的数字孪生。由此诞生众多学科。当代哲学与科学的宇宙观有很大的不同。辩证唯物主义宇宙观认为,空间是长宽高三维的延展,是无限的;时间是古往今来的延续,也是无限的。没有离开时间的空间,没有离开空间的时间,时间、空间耦合在一起。
中国著名科学家庞鹤鸣教授在其原创的“宇宙三层物质理论”中指出,任何物质都是质量、能量、信息的混元体,能量属性、信息属性隐藏时展示为实体物质;质量属性、信息属性隐藏时展示为能量物质;质量属性、能量属性隐藏时展示为信息物质。信息能独立存在,信息的本质是时空混元耦合子,将当代哲学中“时间、空间耦合”自然科学化、技术化。
庞教授的“宇宙三层物质理论”能使人对数字孪生的认识进入科技新天地。
2 环境研究应包容研究者成偶地加以研究
“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核后认为,“人类生存的空间及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然因素称为环境”。又认为,“对人的心理发生实际影响的整个生活环境也称为环境,更多称为心理环境”。人有这样、那样的心理,对其本人而言,这些心理是真实的、存在的,这些心理影响、甚至决定了对各种自然因素的接纳、评判、应对。如果研究“自然因