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出版者:Simon & Schuster

作者:Howard Rheingold

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:1992-8-15

价格:USD 26.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780671778972

丛书系列:

图书标签:

• cultural-studies
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《数字孪生：构建与应用前沿》 图书简介 本书深入探讨了数字孪生（Digital Twin）技术的底层架构、核心算法、关键应用场景以及未来的发展趋势。它不仅仅是一本理论性的综述，更是一本面向工程实践和系统构建的权威指南，旨在为工程师、架构师、研究人员以及决策者提供构建、部署和运维高保真数字孪生系统的全面知识体系。 第一部分：数字孪生的理论基石与架构解析 本部分首先界定了数字孪生的精确概念，将其与传统仿真、模型化和物联网（IoT）等技术进行清晰区分。我们认为，一个成熟的数字孪生系统必须具备以下核心要素：物理实体映射、双向数据连接、实时状态同步、历史数据回溯能力，以及预测性与决策支持功能。 第一章：从概念到实践：数字孪生的核心范式 详细阐述数字孪生的五大关键维度：物理实体层、数据连接层、模型构建层、服务支撑层和应用交互层。我们引入了“孪生保真度（Fidelity Level）”的概念，区分了描述性孪生、诊断性孪生、预测性孪生和规范性孪生，指导读者根据实际需求选择合适的复杂度模型。内容涵盖了建模的物理学基础，如连续性建模与离散化方法的选择，以及如何应对现实世界中的不确定性和噪声数据。 第二章：数据驱动的孪生构建：集成与实时性 数字孪生成功的关键在于数据。本章聚焦于如何构建稳定、高效、低延迟的数据管道。内容包括： 异构数据集成策略： 如何整合来自SCADA系统、传感器网络、CAD/CAE模型、企业资源规划（ERP）和客户关系管理（CRM）等不同源头的数据。 时空数据管理： 针对高频时序数据（Time-Series Data）的存储、索引和查询优化技术，特别是针对大规模物联网部署的分布式数据库选型（如InfluxDB、TimescaleDB的高级应用）。 边缘计算与数据预处理： 在物理实体侧进行数据清洗、特征提取和初步状态监测的必要性，确保上传数据的质量和实时性，减少云端处理负担。 第三章：构建高保真模型：多尺度、多物理场耦合 模型的准确性决定了孪生的价值。本章深入研究建模技术： 物理建模（First-Principle Modeling）： 结构力学、热力学、流体力学等传统CAE/FEA方法的原理及其在孪生中的应用。重点讨论了如何将复杂的有限元模型实时化、简化化，以满足分钟级甚至秒级更新的需求。 数据驱动模型（Data-Driven Modeling）： 探讨机器学习（ML）和深度学习（DL）在建立“黑箱”模型方面的作用，特别是如何利用循环神经网络（RNNs）、图神经网络（GNNs）来捕捉系统间的复杂依赖关系。 混合建模（Hybrid Modeling）： 这是当前研究和工程应用的前沿。介绍如何结合物理知识约束（Physics-Informed Neural Networks, PINNs）和数据拟合的优势，构建既可解释又具有高预测精度的模型。 第二部分：数字孪生的核心能力与使能技术 本部分着重于赋予数字孪生“智能”和“交互”的能力，使其从一个动态模型升级为一个决策支持系统。 第四章：实时状态评估与预测性维护（PdM） 孪生的核心价值之一在于从“反应式”维护转向“预测式”维护。 故障诊断与隔离（FDI）： 利用孪生模型进行残差分析（Residual Analysis），实时对比物理实体状态与模型预测输出的差异，快速定位故障模式。 剩余寿命预测（RUL）： 介绍基于物理退化模型、基于统计过程控制（SPC）以及基于深度学习的RUL预测算法，并分析其在不同设备寿命周期阶段的适用性。 健康指数构建： 如何聚合多个传感器指标，生成一个统一、可解释的设备健康分数（Health Index）。 第五章：仿真、优化与规范性控制 一个成熟的孪生系统不仅能告诉你“现在是什么样”，还能告诉你“如果……将会怎样”以及“应该怎么做”。 “What-If”场景分析： 利用孪生模型进行非侵入式测试，模拟极端工况、输入变化或控制策略调整带来的影响，而不对真实物理资产造成风险。 闭环优化： 探讨如何将优化算法（如遗传算法、强化学习）集成到孪生环境中，自动生成最优的控制参数或操作指令，并通过安全的接口反馈给物理设备。 基于模型的控制（Model-Based Control, MBC）： 详细阐述模型预测控制（MPC）在复杂系统（如电网、化工流程）中的应用，如何利用孪生体的实时反馈来持续调整控制律。 第六章：沉浸式交互与人机协作界面 描述了数字孪生如何与用户进行有效交互，特别是如何利用XR技术（扩展现实）增强人机协作。 空间化数据可视化： 利用三维模型、增强现实（AR）和虚拟现实（VR）技术，将复杂的系统状态、压力分布、热力学参数等“不可见”数据以直观的空间形式呈现。 操作指导与培训： 如何通过孪生体构建数字化的工作流程和操作指南，特别是在高风险或高复杂性操作中的步骤指导和即时纠错。 多用户协作环境： 在大型工业设施或城市管理中，如何支持多个跨专业的用户同时在孪生环境中进行协同诊断和决策。 第三部分：数字孪生的生态系统与未来挑战 本部分将视角拓展到系统集成、安全性和行业落地。 第七章：数字孪生的部署架构与平台选择 对比分析了几种主流的数字孪生平台架构，包括：基于云的集中式架构、基于边缘的分布式架构，以及混合架构的优势与权衡。讨论了工业互联网平台（IIP）在孪生生态系统中的核心作用，以及与云计算提供商（如AWS IoT TwinMaker, Azure Digital Twins）服务的集成策略。 第八章：安全、隐私与互操作性 随着孪生系统控制权限的提升，安全问题变得尤为关键。 攻击面分析： 识别从传感器到云端，再到控制执行器的所有潜在攻击点，特别是针对模型篡改（Model Poisoning）和数据注入的防御策略。 数据隐私与所有权： 在涉及多方参与的工业生态中，如何使用联邦学习或区块链技术来保护原始数据，同时允许孪生模型进行知识共享。 标准与互操作性： 探讨新兴的数字孪生互操作性标准（如工业互联网联盟的IIC BMM，或ISO 23247），以及如何确保不同供应商的孪生组件能够无缝集成。 第九章：行业赋能与未来展望 本书最后一部分通过案例分析，展示了数字孪生在不同关键领域的落地实践： 智能制造与工业4.0： 柔性生产线的动态调度与质量控制。 智慧城市与基础设施： 交通流管理、能源网格优化和建筑能效管理。 航空航天与生命科学： 复杂系统的寿命管理和个性化医疗设备的建模。 展望部分将聚焦于“认知孪生”（Cognitive Twins）的发展，即集成更高级的自主决策和自我学习能力的下一代孪生系统，以及如何应对算力需求的爆炸式增长。 目标读者： 工业软件工程师、系统架构师、设备维护专家、运营技术（OT）管理者、以及对前沿数字化转型技术感兴趣的研究人员和高层管理者。 本书特色： 内容高度聚焦于工程实现，理论与代码实践相结合，避免了对其他领域（如虚拟现实技术本身、纯粹的物联网硬件设计）的冗余介绍，所有内容均围绕“如何高效、准确地构建并利用数字孪生系统”展开。

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初读这本书，我便被其独特的叙事风格所吸引。作者的文字如同涓涓细流，却又蕴含着巨大的力量，能够悄无声息地渗入读者的内心深处。封面设计简洁却极富深意，抽象的图形仿佛在暗示着书中关于现实与虚拟的边界正在逐渐模糊。在阅读的过程中，我仿佛置身于一个由文字构建的迷宫，每一次深入，都能发现新的惊喜。书中对于虚拟世界细节的描绘，细腻到令人难以置信，我几乎能够感受到空气中的微尘，听到远处传来的声音。作者在探讨科技进步的同时，并没有忽视人类情感的细腻之处，他笔下的角色，有血有肉，他们的挣扎、他们的选择，都深深地触动着我。尤其是书中关于“真实”与“虚幻”的界限模糊时，人类如何去定义自我，如何去维系情感的探讨，让我陷入了深深的思考。我开始反思，我们所处的现实世界，是否也存在着某种我们尚未察觉的“虚拟”？这本书的魅力在于，它不仅仅提供了一个引人入胜的故事，更提供了一个思考的平台，一个让我们去质疑，去探索，去重新认识我们自身和我们所处世界的平台。它让我意识到，科技的发展，最终还是要回归到对人性的关怀和对存在意义的追寻。

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当我拿到这本书，首先被其沉甸甸的分量所吸引，这并非简单的物理重量，更是一种知识和思想的厚重感。封面设计简洁却极具象征意义，仿佛一个抽象的符号，预示着书中蕴含的深奥主题。刚开始阅读时，我曾有过一丝忐忑，担心过于晦涩的理论会让我望而却步，但作者的叙事方式却出乎意料地引人入胜。他巧妙地将枯燥的技术原理融入到引人入胜的故事线中，让我在不知不觉中，便吸收了大量新颖的知识。我尤其欣赏作者对于科技发展趋势的独到见解，以及他对未来社会可能面临的挑战的深刻预警。书中对于沉浸式体验的构建，以及由此可能引发的心理和社会层面的影响，都进行了非常细致的分析。我从未想过，仅仅是通过文字，我竟然能够如此直观地“感受”到虚拟世界的真实存在，甚至能够体会到那些虚拟人物的喜怒哀乐。作者的文字犹如一把精准的手术刀，剖析着人性的复杂，以及科技对人类存在意义的重塑。我常常在阅读过程中停下来，陷入沉思，思考书中提出的每一个观点。它让我重新审视自己与现实世界的联系，以及我对“真实”的定义。这本书不仅仅是一部关于科技的小说，更是一部关于人类未来的寓言，它发人深省，也充满了智慧的光芒。

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这本书的封面设计就瞬间抓住了我的眼球，是一种介于赛博朋克和未来主义之间的视觉风格，深邃的蓝色和紫色交织，点缀着一些若隐若现的光线，仿佛是通往另一个世界的入口。拿到书的那一刻，厚实的手感就预示着它并非泛泛之辈，印刷质量也相当不错，纸张触感细腻，文字清晰，排版舒适，即使长时间阅读也不会感到疲劳。在翻阅的最初几页，我就被一种莫名的吸引力所笼罩，感觉自己仿佛已经踏入了某种前所未有的体验之中。作者的文字功底可见一斑，遣词造句精炼而富有画面感，能够毫不费力地将读者带入到故事的脉络之中。我尤其欣赏那种能够巧妙地融合科技概念与人文情感的叙事方式，使得原本可能枯燥的技术探讨变得生动有趣，充满了哲思。随着阅读的深入，我发现作者对于一些前沿技术的理解和阐述，虽然我不是相关领域的专业人士，但也能从中窥见其严谨的逻辑和深刻的洞察力。这本书不仅仅是在讲述一个故事，更像是在邀请读者一同探索人类感知、意识以及现实边界的无限可能性。我对其中对于虚拟世界沉浸感如何被构建的描述，以及由此引发的伦理和社会影响的探讨，都留下了极其深刻的印象。它迫使我停下来思考，我们所认为的“真实”究竟是什么，以及当虚拟与现实的界限日益模糊时，人类的身份认同又将如何演变。这是一种引人入胜的阅读体验，它点燃了我内心深处的好奇心，也让我对未来科技的发展有了更加立体和深刻的认识。

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拿到这本书的时候，我被它沉甸甸的重量所吸引，这不仅仅是纸张的厚度，更是思想的深度。封面设计极简却充满力量，仿佛一个打开的潘多拉魔盒，预示着其中蕴藏的无限可能。在翻开第一页的那一刻，我就被作者的文字所吸引，那是一种直击灵魂的叙事方式，让我仿佛置身于故事之中，与角色一同经历着跌宕起伏的命运。书中对于虚拟世界的描绘，细致入微，不仅仅是视觉上的震撼，更是感官上的全方位体验。我仿佛能够闻到空气中的电子味，感受到虚拟肌体在模拟重力下的微妙变化。更让我着迷的是，作者并没有停留在对科技奇观的描绘，而是深入探讨了虚拟现实对人类意识、情感以及社会结构带来的深刻影响。书中关于“真实”的定义，关于“身份认同”的困境，以及当虚拟与现实的界限模糊时，人类将如何找到自己的定位，这些问题都引发了我极大的思考。我常常在阅读过程中，会不由自主地停下来，反复咀嚼作者的文字，思考他提出的每一个观点。作者的文字功底深厚，语言驾驭能力极强，他能够用最精炼的词语，描绘出最宏大的场景，也能够用最深刻的洞察，剖析出最复杂的人性。这本书让我重新审视了科技与人类的关系，也让我对未来的发展方向有了更深的思考。

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这本书的体量虽然不小，但阅读起来却异常流畅，仿佛作者在为我量身定制了一场思想的盛宴。封面设计带有浓厚的未来科技感，深邃的背景中点缀着若隐若现的光线，让人忍不住想要一探究竟。一开始，我被书中描绘的那些令人目眩神迷的虚拟场景所吸引，那些逼真的视觉效果，仿佛触手可及。然而，随着故事的深入，我发现作者的野心远不止于此。他巧妙地将尖端的科技概念与深刻的哲学思考融为一体，让我开始思考“意识”的本质，“存在”的意义，以及当虚拟与现实的界限变得模糊不清时，人类将如何定位自身。书中对于虚拟化身与真实身份之间的张力，以及由此引发的伦理困境，都进行了非常独到的探讨。我常常在阅读过程中，会不由自主地停下来，陷入沉思，思考书中提出的每一个问题。作者的文字功底深厚，遣词造句精炼而富有感染力，他能够用最简洁的语言，描绘出最宏大的场景，也能够用最深刻的洞察，剖析出最复杂的人性。这本书不仅仅是一部科幻小说，更像是一面镜子，映照出人类对于未来的憧憬与担忧，以及我们内心深处对于真实和意义的永恒追寻。

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当我第一次拿到这本书，就被它那独特的封面设计所吸引，一种既神秘又充满未来感的视觉语言，仿佛在邀请我进入一个全新的维度。拿到书中，厚重的纸张和精美的印刷，都透露出制作者的用心。翻开第一页，作者的文字就如同一股清泉，缓缓流入我的心田，带着一种独特的节奏和力量。我被书中描绘的那些令人叹为观止的虚拟世界所深深吸引，每一个细节都栩栩如生，仿佛我真的置身其中，能够感受到微风拂面，能够听到远处传来的回响。更让我着迷的是，作者在描绘科技奇观的同时，并没有忽视人类情感的细腻之处。书中关于“真实”与“虚拟”的界限模糊时，人类如何去定义自我，如何去维系情感的探讨，让我产生了强烈的共鸣和深刻的思考。我常常在阅读过程中，会不由自主地停下来，反思书中提出的每一个观点。作者的文字功底深厚，语言驾驭能力极强，他能够用最精炼的词语，描绘出最宏大的场景，也能够用最深刻的洞察，剖析出最复杂的人性。这本书不仅仅是一部科幻小说，更像是一次思想的旅行，它带领我穿越现实的边界，去探索人类意识的无限可能。

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这本书的装帧设计就已经透露出一种别样的气质，不是那种华丽张扬的风格，而是内敛却极具吸引力的质感。封面上的抽象图形，仿佛一个未解之谜，勾起了我强烈的好奇心。阅读的开端，我便被作者的叙事所裹挟，那种流畅且富有张力的文字，让我沉浸其中，难以自拔。书中对于虚拟世界的构建，不仅仅是视觉的奇观，更是对人类感官体验的极致探索。我仿佛能够触摸到虚拟世界的材质，感受到其中流动的空气，听到那些细腻的声音。作者在描绘科技奇景的同时，更深层次地触及了人性中的脆弱与坚韧。书中对于“存在”的定义，关于“真实”与“虚幻”之间的界限，以及当虚拟化身与真实自我产生冲突时，人类将如何面对，这些深刻的探讨，让我反复思考，久久不能释怀。我开始质疑，我们所认为的“真实”，是否真的如我们所见？这本书的魅力在于，它不仅仅提供了一个引人入胜的故事，更提供了一个思想的平台，一个让我们去探索，去质疑，去重新认识我们自身和我们所处世界的平台。作者的文字功底可见一斑，他能够用最精炼的语言，勾勒出最复杂的场景，也能够用最深刻的洞察，剖析出最复杂的人性。

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这本书带来的震撼，绝不仅仅是文字本身的魅力，而是一种由内而外，如同潮水般席卷而来的情感共鸣。作者构建的世界观宏大而细致，仿佛一个精心打磨的水晶球，折射出无数令人惊叹的光彩。我发现自己沉迷于其中错综复杂的人物关系和跌宕起伏的剧情发展，每一次翻页都充满了期待，生怕错过任何一个细微之处。最让我着迷的是，作者在描绘那些令人目眩神迷的虚拟场景时，并没有流于表面，而是深入挖掘了技术背后所蕴含的深层意义。它探讨了人类对于逃避现实的渴望，以及虚拟世界如何成为许多人寄托情感、实现梦想的载体。书中关于“存在感”和“真实性”的辩论，让我反复咀嚼，思考良久。那些虚拟角色的情感表达，他们的挣扎与选择，甚至比我认识的一些现实中的人还要鲜活和真实。这究竟是因为作者塑造得太过成功，还是因为虚拟空间本身就拥有某种特殊的魔力，能够放大或扭曲人的内在体验？我不知道答案，但这本书无疑将我抛入了一个充满疑问和探索的迷宫。作者笔下的每一个细节，无论是物理环境的描写，还是角色内心的剖析，都显得无比精准和富有洞察力。我甚至能够闻到虚拟世界中弥漫的电子烟草味，感受到肌体在模拟重力下的微妙变化。这是一种超越语言的体验，它让我深刻地体会到，好的文学作品能够带给读者的，不仅仅是信息的传递，更是一种灵魂的触动和对自身存在的重新审视。

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这本书，从它的封面开始，就散发着一种引人入胜的神秘感。那种介于现实与虚幻之间的视觉风格，仿佛暗示着书中即将展开的奇妙旅程。拿到手中，它的分量给我一种沉甸甸的期待感，触感细腻的纸张和清晰的排版，预示着这是一部值得细细品读的作品。阅读的开端，作者的文字便如同一条蜿蜒的河流，将我引向一个未知却又充满魅力的世界。书中对于虚拟现实的描绘，达到了令人惊叹的真实感，我仿佛能够听到电子脉冲的跳动，感受到虚拟肌体在模拟环境下的细微变化。然而，这本书的魅力远不止于感官的刺激。作者更深入地探讨了科技发展对人类意识、情感以及社会结构产生的深远影响。书中关于“存在”的定义，关于“真实”与“虚幻”的界限模糊时，人类将如何面对，这些深刻的思考，让我反复咀嚼，久久不能释怀。我开始质疑，我们所认为的“真实”，是否真的如我们所见？作者的文字功底非凡，他能够用最简洁的语言，描绘出最宏大的场景，也能够用最深刻的洞察，剖析出最复杂的人性。这本书让我深刻地意识到，科技的发展，终究是为了更好地理解人性，更好地探索存在的意义。

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这本书就像一个巨大的万花筒，每一次转动，都会呈现出令人惊叹的新景象。封面上的光影变幻，已经预示了书中内容的丰富多彩。作者的文字犹如一支灵巧的画笔，在读者脑海中勾勒出栩栩如生的虚拟世界，每一个细节都充满了生命力。我被书中角色的命运深深吸引，他们的爱恨情仇，他们的迷茫与追求，都让我感同身受。作者在构建虚拟场景时，展现了惊人的想象力和创造力，他笔下的世界，既熟悉又陌生，充满了无限的可能。更让我印象深刻的是，作者并没有止步于对虚拟世界的奇幻描绘，而是深入探讨了虚拟现实对人类意识、情感和社会结构产生的深远影响。书中关于“身份认同”的讨论，以及当虚拟角色拥有了自我意识后所引发的伦理困境，都让我产生了强烈的思考。我仿佛亲身经历了一场关于现实与虚拟边界的探索，每一次阅读都像是一次对未知领域的冒险。作者的文字功底深厚，语言驾驭能力极强，他能够用最精炼的词语，勾勒出最复杂的场景，也能够用最深刻的思考，引发读者最广泛的共鸣。这本书不仅仅是一部作品，更像是一种体验，一种让我重新认识自己，重新审视世界的体验，它打开了我思维的枷锁，也让我看到了未来的更多可能性。

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