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出版者:

作者:孙江宏

出品人:

页数:335

译者:

出版时间:2008-12

价格:33.00元

装帧:

isbn号码:9787113095550

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助设计
• CAD
• 绘图
• 工程图学
• 机械设计
• AutoCAD
• SolidWorks
• Pro/ENGINEER
• 计算机图形学
• 设计软件

《数字孪生：现实世界的虚拟映射与智能交互》 一、 内容概述 本书深入探讨了数字孪生技术的概念、核心要素、关键技术、应用场景及其发展趋势。数字孪生，作为物理实体在数字世界的精确映射，正以前所未有的方式改变着我们认知、模拟、预测和优化现实世界的能力。本书旨在为读者提供一个全面、系统且深入的数字孪生知识体系，使其能够理解数字孪生如何赋能各行各业的创新与变革。 二、 核心内容详解 1. 数字孪生的概念与原理： 定义与内涵： 详细阐述数字孪生的定义，强调其不仅仅是3D模型，而是包含实时数据、行为逻辑、物理属性以及与物理实体双向交互能力的动态虚拟模型。 核心构成要素： 深入剖析数字孪生体的三个核心组成部分：物理实体、虚拟模型以及连接两者的实时数据流。解析 each component 的作用和相互关系。 工作机制： 揭示数字孪生如何通过传感器采集物理世界的数据，将数据传输至虚拟模型进行分析、模拟和可视化，并基于分析结果对物理实体进行控制或优化，实现物理世界与数字世界的闭环。 2. 关键支撑技术： 物联网（IoT）： 强调物联网在数据采集、连接和传输中的基础性作用，介绍各类传感器、通信协议以及边缘计算在数字孪生数据流中的应用。 大数据与人工智能（AI）： 阐述大数据分析、机器学习、深度学习等AI技术如何赋能数字孪生，实现对海量数据的挖掘、模式识别、预测分析、故障诊断和智能决策。 云计算与边缘计算： 分析云计算提供的强大计算和存储能力，以及边缘计算在实时数据处理、低延迟响应中的重要性，探讨它们在构建和运行数字孪生系统中的协同作用。 3D建模与可视化技术： 深入讲解高精度3D建模、实时渲染、VR/AR/MR等可视化技术在创建逼真、交互性强的数字孪生体中的作用。 仿真与建模技术： 探讨物理建模、系统仿真、多物理场耦合仿真等技术如何支撑数字孪生体进行精细化的性能预测、状态评估和设计优化。 区块链技术： 分析区块链在保障数字孪生数据安全、可信和溯源方面的潜在应用。 3. 数字孪生在不同领域的应用： 智能制造： 探讨数字孪生在产品设计、工艺仿真、生产线优化、设备预测性维护、质量控制、供应链管理等方面的应用，实现“虚实融合”的智能工厂。 智慧城市： 介绍数字孪生在城市规划、交通管理、能源管理、环境监测、公共安全、应急响应等方面的应用，打造更高效、宜居、可持续的城市环境。 航空航天： 阐述数字孪生在飞行器设计、制造、运行监控、维护保养、故障诊断和性能优化中的应用，提升飞行安全和运行效率。 建筑与房地产： 探讨数字孪生在建筑生命周期管理中的应用，包括设计优化、施工监控、运营维护、能源管理和空间利用最大化。 医疗健康： 介绍数字孪生在疾病诊断、手术规划、药物研发、个性化治疗、健康监测和远程医疗等方面的应用。 能源与公用事业： 阐述数字孪生在电网优化、能源生产预测、设备健康管理、故障排除和资源调度等方面的应用。 交通运输： 探讨数字孪生在自动驾驶、智能交通系统、物流优化、基础设施监控和维护等方面的应用。 4. 数字孪生的构建流程与方法： 数据采集与集成： 详细介绍如何从物理实体部署传感器、建立数据采集通道，以及如何将异构数据进行清洗、转换和集成。 模型构建与映射： 讲解如何根据物理实体的特性，选择合适的建模方法（CAD、BIM、几何模型、物理模型、行为模型等），并实现虚拟模型与物理实体的精确映射。 实时数据交互与同步： 阐述如何建立物理世界与虚拟模型之间的高效、低延迟的数据同步机制，确保虚拟模型始终反映物理实体的实时状态。 分析、模拟与优化： 介绍如何利用AI、大数据和仿真技术对数字孪生模型进行分析，预测未来趋势，评估不同方案的效果，并生成优化建议。 可视化与交互： 讲解如何通过VR/AR/MR等技术，将数字孪生体进行直观、沉浸式的展示，并支持用户与虚拟模型进行交互操作。 闭环反馈与控制： 强调数字孪生系统的最终目标是实现对物理实体的闭环控制，即根据数字孪生分析的结果，自动或半自动地调整物理实体的运行状态。 5. 数字孪生的挑战与未来展望： 技术挑战： 分析数据采集的精确性与可靠性、模型的复杂性与实时性、算力与存储需求、安全性与隐私保护等方面的技术难题。 标准化与互操作性： 探讨不同数字孪生系统之间实现互联互通的重要性，以及当前面临的标准化空白。 人才培养与生态建设： 阐述培养掌握跨领域知识的专业人才，以及构建健康、开放的数字孪生产业生态的必要性。 伦理与社会影响： 探讨数字孪生技术在数据隐私、就业结构、决策责任等方面可能带来的伦理和社会问题。 未来发展趋势： 展望数字孪生在多领域深度融合、通用型数字孪生平台的出现、更高级别的人机协作、以及其在元宇宙等新兴概念中的演进。 三、 目标读者 本书适合于对数字孪生技术感兴趣的广大读者，包括但不限于： 行业从业者： 制造、城市管理、航空航天、建筑、能源、交通、医疗等领域的工程师、技术经理、项目负责人。 研究人员与学者： 计算机科学、工程学、物联网、人工智能、数据科学等领域的科研人员。 高等院校学生： 计算机科学、软件工程、工业工程、自动化、数字媒体技术等专业的学生。 政策制定者与管理者： 对新兴技术驱动的产业升级和城市发展感兴趣的政府部门和企业管理者。 技术爱好者： 希望了解前沿科技如何改变现实世界的公众。 四、 本书特色 内容全面深入： 覆盖数字孪生从概念到技术的全方位知识。 技术解析详实： 对支撑数字孪生的各项关键技术进行深入浅出的讲解。 应用场景广泛： 通过丰富的案例分析，展示数字孪生在不同领域的实际价值。 前瞻性强： 探讨数字孪生的未来发展趋势与挑战。 语言通俗易懂： 避免过度的专业术语，力求为不同背景的读者提供清晰的阅读体验。 通过阅读本书，您将能够深刻理解数字孪生作为下一代信息技术的重要组成部分，如何引领新一轮的数字化转型浪潮，并为赋能智能世界奠定坚实的基础。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了高饱和度的深蓝色调，配上烫金的标题文字，显得既专业又富有科技感，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是本用料扎实的教材。内页的纸张质地也相当不错，摸起来光滑细腻，即使用铅笔在上面做标记也不会轻易洇墨。不过，我最欣赏的是它排版布局的清晰度。章节的划分非常逻辑化，从基础理论的引入到高级应用的展开，层层递进，让人感觉学习路径非常顺畅。尤其值得一提的是，书中大量的图示和示意图，质量高得惊人，线条清晰锐利，即便是复杂的机械结构或几何模型，也能被它用最直观的方式呈现出来。特别是那些三维视图的渲染效果，细腻到仿佛触手可及，这无疑大大减轻了我们理解抽象概念的难度。尽管我还在学习的初级阶段，但仅从这本书的“硬件”和视觉呈现来看，它绝对配得上“精品教材”的名号，让人有种立刻沉浸进去钻研的冲动，而不是面对一本枯燥的理论堆砌品。这本书的“颜值”成功地为其内容加分不少，提升了阅读体验。

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这本书的语言风格非常严谨，几乎没有多余的废话，每一个句子都像经过精密计算般精准，这对于追求效率的学习者来说是莫大的福音。我特别喜欢作者在定义术语时所采用的那种“一锤定音”式的表述，毫不含糊，杜绝了因语义模糊而产生的二次学习成本。但这种极致的严谨性，偶尔也会带来一些阅读上的“冷感”。对于初学者而言，书中大量的专业术语在没有充分背景知识铺垫的情况下，可能会造成一定的阅读障碍。虽然书后附有详尽的术语表，但如果能在首次出现复杂概念时，能加入一两句形象的比喻或者类比，哪怕只是轻松一点的口吻，相信能有效降低读者的心理门槛。现在的阅读过程，更像是在进行一场高强度的智力马拉松，需要高度集中精神才能跟上作者的思维步伐，偶尔我也希望能有那么一刻的喘息，哪怕只是作者分享一下他当年学习这些难点时的心得体会也好。

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我花了很长时间对比了几本市面上主流的参考书，最终选择了这本。我认为它最大的优势在于其知识体系的“广度”和“前沿性”。作者似乎对整个行业的发展脉络有着深刻的洞察力，书中不仅涵盖了经典的几何建模方法，还花了不少篇幅介绍了近年来新兴的拓扑优化、生成式设计等概念的初步应用。这让我感觉自己买到的不仅仅是一本关于“如何操作软件”的书，而是一本能指引我未来职业发展方向的“战略地图”。例如，对于参数化设计的讲解，处理得极其到位，不仅展示了如何建立参数关系，还深入探讨了如何利用这些关系实现快速迭代和多方案对比。这种前瞻性的内容布局，极大地拓宽了我的视野，让我明白了现在所学的工具，在未来的智能制造体系中将扮演怎样的核心角色。这对于我规划未来的学习路径，起到了至关重要的指导作用。

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从软件操作指南的角度来看，这本书的实用性确实无可厚非，它详尽地罗列了各种命令的输入方式、快捷键组合以及界面布局的调整方法。然而，我个人的需求更偏向于解决具体的设计难题，而非仅仅停留在软件的“功能介绍”层面。书中很多章节更像是软件的用户手册的优化升级版，详细描述了“做什么”和“怎么做”，但在“为什么这样做”的深层逻辑上，挖掘得还不够彻底。比如，在进行曲面造型时，软件提供的多种拟合算法各有侧重，这本书只是依次介绍了它们各自的操作步骤，但对于哪种算法在处理高曲率变化或曲面连接平滑度要求极高的情况下更具优势，却没有给出明确的、基于工程经验的建议。我希望作者能像一位经验丰富的导师一样，告诉我：“在大多数情况下，我倾向于选择A方法，除非遇到B特殊情况，否则不要轻易尝试C方法。”这种带有强烈个人印记的实践智慧，往往比纯粹的中性描述更有助于快速提升实战能力。

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我之所以购买这本书，是冲着它在行业内的口碑去的，毕竟很多资深的工程师都推荐过。然而，阅读体验上我发现了一些小小的“痛点”，主要集中在实践案例的深度上。理论讲解部分无疑是无可挑剔的，作者对数学原理和软件操作逻辑的阐述深入浅出，很多原本让人望而却步的复杂算法，经过作者的拆解后都变得清晰可懂。但当我尝试将这些知识应用于实际工作场景时，总感觉有些“隔靴搔痒”。比如，书中对于某个复杂曲面造型的讲解，虽然步骤详尽，但对于实际工程中经常遇到的“公差配合”和“材料限制”等约束条件，着墨不多。这使得我感觉自己掌握的是一套完美的理想化操作流程，而不是能够应对真实生产环境的“作战手册”。我期望能看到更多来自一线工厂的真实案例分析，甚至是一些失败的教训总结，那种“血淋淋”的实战经验，远比纯粹的理论推导来得更有价值。希望未来修订版能在这方面加大力度，真正实现理论与实践的无缝对接。

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