虚拟仿真与数字孪生的区别
2023-09-22
虚拟仿真更注重提供一个虚拟的环境,以进行实践和培训;而数字孪生更注重基于实体的数据模型,以实现实体的监测、分析和优化。
虚拟仿真和数字孪生是当今科技领域的两个重要概念,两者都涉及到虚拟现实和计算机模拟技术,但在概念和应用上存在着一些区别。
首先,仿真(Simulation)是利用模型复现实际系统中发生的本质过程,通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统,又称模拟。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。即使用研究对象模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响(模型包括物理的和数学的,静态的和动态的,连续的和离散的各种模型),该影响是在研究对象整体的层次上实现的。例如在实验室中建立试验模型,进行水力学方面的研究,等等。
仿真技术是高技术领域中的关键技术之一,也是计算机应用的一个重要领域。仿真技术是一门综合性学科,已广泛应用于航空、航天、通信、船舶、交通运输、军事、化工、生物、医学等领域,也包括社会、经济、生态、管理等系统,其重要性已广为人知。当所研究的领域或系统造价昂贵、实验的危险性大、或需要很长的时间才能得知系统参数变化所引起的后果时,仿真是一种特别有效的研究手段。
仿真学是在仿真技术随着需求发展,出自对系统的研究,通过用系统模型对真实系统或设计中的系统进行试验,以达到分析、研究和设计该系统的目的,提出了大量共同性的理论、方法和技术问题,从而逐步形成的一门独立的学科。仿真的重要工具是计算机,计算机能力提高了,有能力去模拟更复杂的系统,仿真技术水平也随之提高。
虚拟仿真是指通过计算机模拟技术,创造一个虚拟的环境或场景,使用户可以在这个虚拟环境中进行各种操作和实验。虚拟仿真可以应用于各个领域,例如飞行模拟器、医学手术模拟、工程建模等。通过虚拟仿真,用户可以在安全和便捷的环境下进行实践和训练,提高工作效率和减少风险。虚拟仿真通常是针对特定任务或场景进行仿真,目的是帮助用户进行实践和培训。
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据,集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程,在虚拟空间中完成映射,从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。通俗地说,数字孪生称为数字映射、数字镜像,即运用信息技术将现实世界中的事物对象和过程“克隆”为一个虚拟的数字模型。
可以看出,数字孪生是基于物理实体的数字化模型,通过传感器和计算机模拟技术,实时获取和处理实体的数据,以反映实体的状态和性能。数字孪生可以对实体进行实时监测、分析和预测,为决策和优化提供依据。数字孪生旨在实现全过程、全生命周期的实体管理和优化,可以应用于工业生产、城市管理、智能交通等多个领域。数字孪生的目标是利用物理实体的数据,通过模型和模拟来优化和预测其运行和表现。
总的来说,虚拟仿真和数字孪生的主要区别在于它们的目的和应用领域。虚拟仿真更注重提供一个虚拟的环境,以进行实践和培训;而数字孪生更注重基于实体的数据模型,以实现实体的监测、分析和优化。在实践中,虚拟仿真和数字孪生可以相互结合,互为补充,提供更全面和准确的解决方案。例如,在工业生产中,可以通过虚拟仿真对工作流程进行优化,然后通过数字孪生进行实时监测和预测;在医学领域,可以通过虚拟仿真进行手术模拟和培训,然后通过数字孪生对患者进行实时监测和个性化治疗。
简介
李志民,中国教育发展战略学会副会长兼人才发展专业委员会理事长。
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