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imtkone资讯:区块链发展现状、优势与未来展望!

imtoken  imtoken杂谈  2021-10-14  137  0评论

伴随着物联网和5G的迅猛发展,物理世界与信息世界的联系日益紧密,数字孪生技术是实现物理域和虚拟域互联互通的有效手段。数字化孪生技术的高级阶段是“镜像世界”的构建,区块链和数字孪生的结合为镜像世界的建设奠定了技术基础:保证数据的不可篡改性;建立数字孪生体和物理实体一一对应的映射关系,实现数字孪生体的交互。从构造对象的角度,镜像世界可划分为内含物、人、人、物三种互动形态,智能物联、市民码、智慧城市。随着疫情时代的到来,落实疫情防控常态化的要求,加大了三大场景的应用需求,是未来新技术发展的方向。在理论上,区块链可以为数字孪生的广泛应用提供构架支持,但在实践中还面临许多困难,如监管法规不完善、技术有待突破等,需要进一步解决。
一,引言
2010年4月,国家发改委、中央网信办印发了《推进云用数赋智行动促进新经济发展实施方案》,多次提出“数字孪生”概念。第2章「主干」:「协助探讨大数据、人工智能、云计算、数字孪生、5G、物联网和区块链等新一代数字技术应用与集成。」第3节“近期工作举措”中提到:“鼓励科研机构、产业联盟开展多种创新活动,围绕解决企业数字化转型所面临的数字基础设施,一般软体、应用场景等难题,聚焦数字孪生体专业化分工的难点和痛点,引导各方参与,提出数字孪生解决方案。
数字化孪生是在信息化平台上模拟实体、流程、系统,类似于信息化平台上的实体系统。简而言之,数字孪生就是在数字世界中创造一个真实的物理实体。最早的数字孪生应用集中在军事,工业制造等领域。今天,它的应用场景已经延伸到了医疗、消费、公用设施等不同领域。“数字孪生”的内涵进一步拓展。
数字孪生体的一般结构包括以下五个方面:用户域、数字孪生体、测控实体、真实物理域和跨域功能实体。所有框架内的关系都是双向的。数字孪生体由数字化对象划分为:元件、资产、过程、系统、网络。根据成熟度,数字孪生体的开发阶段可分为数量化、互动性、先知、先觉性、共生性等五个阶段。最高级的数字孪生体,不仅是对真实世界对象的数字化复制,也具有与真实世界通讯,根据完全或不完全信息进行推理,甚至具有与其它数字孪生体交互,共同进化的能力。
数字化孪生体的发展要求:一方面要能够构建较大规模的数字孪生体,如航天器与发动机相比,其尺寸相对较大;另一方面,数字孪生体在虚拟世界中的相互影响改善有较高价值。就无人技术而言,计算机系统不仅需要一个独立的孪生汽车,还需要有关的路况、天气、实时动态等多方面信息,甚至还能获得其它车辆的驾驶动态。这显然是当前数字孪生技术上的盲区。
本论文的研究目的是探讨如何建立数字孪生体之间的联系,建立一个与现实世界基本一致的镜像世界,从智能物联、市民码、智慧城市三个应用场景分析“区块链+数字孪生”的应用价值。
数字孪生的发展过程及技术解析。
(一)数字孪生技术的产生和发展。
"数位孪生"这一概念的起源可以追溯到上世纪六七十年代美国太空中的"阿波罗"计划,NASA生产两种完全相同的太空飞行器。一种是为了完成飞行任务,另一种是留在地球上的,叫做“孪生体”,用来反映其他飞行器的状态。孪生体目前仍处于模拟阶段。““双生体”具有两个显著的特点:孪生体和它所反映的实体在外观、内容、性质、性能等方面都是完全相同的;孪生体能全面真实地反映另一实体的运行状态。在这个时候,孪生体主要关注“模拟”性能,仍然是物理实体。
美国密歇根大学Grieves[2]教授在产品全生命周期管理课程中提出了“虚拟数字表示物理产品的对等性概念,在那个时候,人们定义为:一套或一套特定设备的数字拷贝,能够抽象表现真实的设备,并且可以在真实条件或模拟条件下进行测试。这个概念清楚地表明了当时人们对进行高层数据集成分析的期望值,它是数字孪生概念的雏形,但在当时却不称其为数字孪生。2003-2005年期间"镜像的空间模式"[3],2006-2010年逐步发展成为"信息镜像模式"[4]。在2011年之前,Grieves教授还引用了Vickers用来描述这一概念的新名词“数字孪生”[5],并一直沿用到现在。
虽然后来居上的这几个概念在不断变化,但是它所包含的构成要素和概念模型却基本上是一致的,都突破了原始孪生体的物理空间限制,其构成元素有物理空间、数字虚拟空间和连接空间三大部分,概念模型是实体产品、虚拟产品和两空间间的数据信息交互接口。
但由于技术的限制,这个概念在提出之后,没有实质性的影响。数码孪生技术首先应用于航天和军事工业。在2011年,为了需要模拟战斗机,美国空军实验室与NASA合作。

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