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出版者:

作者:

出品人:

頁數:240

译者:

出版時間:2002-7

價格:26.00元

裝幀:

isbn號碼:9787506726184

叢書系列:

圖書標籤:

• 生化工程
• 生物工程
• 化工
• 生物技術
• 工程學
• 醫學工程
• 生物醫學
• 工業生物技術
• 發酵工程
• 蛋白質工程

好的，這是一本名為《數字孿生：構建與應用前沿》的圖書簡介，內容力求詳實，不涉及《生化工程》的相關信息。 --- 數字孿生：構建與應用前沿 圖書簡介 在信息技術與物理世界深度融閤的今天，數字孿生（Digital Twin）已不再是一個遙遠的概念，而是驅動工業、城市管理、醫療健康乃至個體行為模式變革的核心技術範式。本書《數字孿生：構建與應用前沿》係統而深入地剖析瞭數字孿生的理論基礎、關鍵技術棧、構建方法論以及在多個垂直領域的開創性應用，旨在為工程技術人員、研究學者以及決策製定者提供一本全麵、實用且富有前瞻性的參考指南。 本書超越瞭對數字孿生概念的泛泛而談，聚焦於如何將“虛擬鏡像”轉化為驅動實際價值的“智能引擎”。全書內容組織邏輯嚴密，從基礎理論的奠基到復雜係統的集成，層層遞進，確保讀者能夠構建起對數字孿生從“是什麼”到“怎麼做”的完整認知框架。 第一部分：理論基石與核心概念（The Foundation） 本部分著重於構建讀者對數字孿生係統的底層理解。 第一章：數字孿生的演進與範式轉移 本章追溯瞭仿真、建模到孿生技術的曆史脈絡，明確界定數字孿生與傳統仿真模型的根本區彆——即實時數據驅動的動態映射、雙嚮交互能力以及生命周期覆蓋。深入探討瞭“孿生體-實體”之間的映射關係層級，從初級的“數字模型”到高級的“數字靈魂”。 第二章：支撐技術棧的深度解析 數字孿生的實現依賴於一係列前沿技術的集成。本章詳細解析瞭支撐孿生體運行的“基礎設施”： 物聯網（IoT）與傳感器技術： 如何實現高保真、低延遲的數據采集，並處理海量異構數據流。 雲計算、邊緣計算與分布式架構： 探討計算資源在雲端與邊緣端的閤理分配策略，以平衡實時性與復雜計算的需求。 數據模型與本體論： 介紹如何利用語義技術、知識圖譜構建統一、可理解的數據模型，確保不同係統間的互操作性。 高性能計算與仿真技術（HPC/Simulation）： 討論如何集成多物理場耦閤仿真模型，為孿生體提供預測和“What-if”分析的能力。 第三章：孿生體的生命周期管理 數字孿生並非一次性構建的模型，而是一個伴隨實體全生命周期的持續演進過程。本章闡述瞭從設計（Design Twin）、製造（Production Twin）、運行（Operational Twin）到退役（Decommissioning Twin）的各個階段，如何動態地更新和維護數字鏡像的保真度與準確性。 第二部分：構建方法論與關鍵技術（Methodology & Key Technologies） 本部分是本書的核心，詳細指導讀者如何從零開始設計和實現一個功能完備的數字孿生係統。 第四章：高保真數據采集與融閤 數據是孿生體的“血液”。本章深入探討瞭先進的數據采集技術，包括激光雷達掃描、攝影測量等物理數據獲取手段，以及如何處理傳感器數據中的噪聲、缺失值和時間同步問題。重點介紹瞭多源異構數據的實時融閤算法，確保虛擬模型與物理實體在狀態上保持高度一緻。 第五章：建模與仿真技術的集成策略 本章聚焦於如何將傳統工程仿真模型無縫嵌入數字孿生框架。探討瞭基於模型的係統工程（MBSE）在孿生體設計中的應用，以及如何利用實時操作係統（RTOS）或特定中間件，實現仿真模型與實時數據的周期性耦閤與解耦。特彆關注瞭如何平衡仿真模型的計算復雜性與實時性要求之間的矛盾。 第六章：增強智能與預測性維護（AI Integration） 數字孿生的高級價值在於其預測和優化能力。本章詳細介紹瞭人工智能技術在孿生體中的應用： 狀態評估與異常檢測： 利用機器學習模型實時監測實體運行狀態，提前識彆潛在故障點。 預測性維護（PdM）算法： 闡述基於剩餘使用壽命（RUL）預測的優化策略，如何從被動維護轉嚮主動乾預。 強化學習在優化中的應用： 探討如何讓孿生體在虛擬環境中進行大量試錯學習，從而為物理實體提供最優操作指令。 第七章：交互、可視化與人機界麵設計 一個有效的數字孿生係統必須具備直觀的交互界麵。本章討論瞭先進的可視化技術，如擴展現實（XR，包括VR/AR）在孿生體操作和現場維護中的集成，以及如何設計以用戶為中心的儀錶盤和警報係統，實現信息的可視化傳遞和決策支持。 第三部分：前沿應用與未來趨勢（Frontier Applications） 本部分將理論與實踐相結閤，展示數字孿生在不同行業中展現齣的巨大潛力。 第八章：智能製造與工業4.0 深入分析數字孿生在柔性製造係統、産綫優化、設備預測性維護中的應用案例。重點介紹“數字車間”的概念，以及孿生體如何驅動生産調度、質量控製的自動化和智能化升級。 第九章：智慧城市與基礎設施管理 探討如何構建涵蓋交通網絡、能源係統、公共安全等多個子係統的“城市級數字孿生”。分析孿生體在災害應急響應、交通流優化、可持續能源調度中的核心作用，以及數據治理和跨部門數據共享的挑戰。 第十章：醫療健康與生物工程的交叉應用 本章探索瞭“人體數字孿生”（Human Digital Twin）的前景，包括藥物反應預測、個性化治療方案設計，以及復雜手術的術前規劃與模擬。也涉及大型生物反應器過程的實時優化與控製。 第十一章：孿生體的安全、隱私與治理 隨著孿生係統控製權限的增加，安全和倫理問題日益突齣。本章討論瞭保護敏感運營數據和知識産權的信息安全機製（如區塊鏈在數據溯源中的應用），以及確保孿生體決策的透明性、可解釋性和問責製的治理框架。 結語：邁嚮自主協同的孿生生態 總結數字孿生的未來發展趨勢，展望多實體、多層級孿生體相互連接形成的“孿生生態係統”，以及其對未來社會和經濟形態的深遠影響。 --- 本書結構完整，技術深度適中，理論與實踐緊密結閤，是希望掌握數字孿生技術體係、將其應用於實際工程挑戰的專業人士的必備參考書。

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