面向智能制造仿真实验的产线数字孪生建模

针对智能制造领域人才培养中,实践教学存在的成本高、安全保证难等问题,该研究构建了智能制造仿真实验系统。首先,以智能产线为基础、车间信息化平台为桥梁,融合产线数字孪生技术,构建了面向智能制造仿真实验的数字孪生系统框架;其次,对系统中包含的产线物理实体模型、数据采集及车间信息化平台、数字孪生产线的多维度模型及智能制造仿真实验平台展开了详细阐述;最后设计产线生产调度优化实验,验证了该数字孪生仿真实验系统的有效性。

面向数字孪生变压器的计算机辅助运维(CAM+)构架与关键技术

发展数字孪生变压器对支撑电力装备智能运维具有重要价值。目前变压器已具有计算机辅助设计、工程仿真的一般功能,但面向运行维护的场景、性能数字孪生还处于初级阶段。为此,该文提出了一种将计算机辅助设计、工程仿真、制造进一步拓展为电力装备的计算机辅助运维(computer aided maintenance+,CAM+)新模式,包含了场景更新、虚实融合、故障定位、智能运维等功能。该文首先介绍了CAM+的内涵,结合电力装备的数字孪生架构提出了面向数字孪生变压器的CAM+模式的技术架构。然后,综述了3维场景可视化建模、高精度传感、多物理场耦合模型与快速计算、虚实融合的动态推演、多源数据融合、状态智能评估、知识图谱等CAM+模式所涉及的关键技术。最后,分析了CAM+在变压器场景更新、参量孪生和智能运维的应用,并总结了未来CAM+所面临的挑战和发展方向。

牛生产学虚拟仿真教学课程建设与应用研究

为推动信息技术与高等教育深度融合,该文以高校牛生产学教学需求为导向,聚焦高等教育高质量发展的迫切需要,基于动物科学专业及牛生产学课程教学的特点,从课程建设及应用要解决的重点,教学载体与教学方法、虚拟仿真教学课程内容与组织实施、课程成绩评定方式、课程评价及改革成效等方面,对牛生产学引入虚拟仿真教学、虚实结合的课程建设及应用进行详尽的研究。通过项目实施,构建校企信息共享平台、形成虚实融合教学模式,创新人才培养模式。

元宇宙视域下高校图书馆空间再造研究

元宇宙将重塑图书馆服务业态,提升数字化和智慧化服务水平,因此有必要探究元宇宙视域下高校图书馆空间再造未来发生的变革。文章通过文献研究法、思辨研究法开展专题研究,首先对元宇宙视域下高校图书馆空间再造的理论研究进行梳理和总结;其次从阅读、教育、社交、就业四个维度畅想高校图书馆虚拟空间服务场景;最后从发展理念、技术应用、馆员培养、服务规范、管理水平五个方面思考和规划未来发展路径。旨在推动元宇宙视域下高校图书馆空间再造,为数智化发展和服务提供新思路、新动能。

数据驱动的机身对接过程仿真技术研究

针对传统机身对接仿真中理论模型偏差较大、有限元模型消耗时间长等问题,开展数据驱动的机身对接过程仿真技术研究。首先通过虚实融合技术,构建六自由度平台运动学模型和机身–调姿平台位姿转换模型,通过数据交互实现仿真数据实时传输从而驱动虚拟模型,利用测量数据和虚拟模型进行了机身对接仿真,确定了对接过程位姿参数,为调姿平台参数修正提供数据基础。之后为提升数据求解效率,根据求解机身变形的有限元模型,计算出变形量并转化成机身位置变化量,将机身姿态角和位置变化量作为输入输出值构建代理模型,并验证方法有效性。最后开发了机身对接过程仿真系统,以机身试验件的对接过程为例,验证了仿真系统的可行性。

基于狄拉克符号的异构模型集成方法

针对数字工程中异构模型集成仿真的问题,提出了一种基于狄拉克符号的系统建模方法。该方法可以屏蔽子系统的建模逻辑和模型实现差异,描述全系统的集成模型和动力学演化。利用类TNEA中间件提供的状态定义和方法调用机制,可以将异构模型映射为具有相同建模逻辑和软件接口的对象模型,构成数字主线,开展虚实融合系统集成试验。该方法可以支撑航天“簇”演进模式下的新技术快速插入、新系统原位替代和新状态快速验证,并针对数字航天开展全要素虚实融合试验,在虚拟环境中摸边探底,验证核心指标。

“空间奇观”与“价值重塑”:元宇宙赋能铸牢中华民族共同体意识的未来图景

元宇宙作为数字技术发展的集成形态,为铸牢中华民族共同体意识提供了全新的实践动能:多民族文化符号的感性呈现丰富了中华民族共同体的展演形象;跨时空场景链接能力唤醒了共同体成员的集体记忆;协同性世界编辑权限聚合了民族宣传教育的创新智慧。元宇宙虚拟性空间样态亦将诱发诸多潜在风险:虚假镜像派生出扭曲的伪意识,将中华民族共同体意识引向偏颇性阐释路径;个性化空间生产遮蔽了受众的真实需求,使其游离于公共精神秩序之外;泛中心化衍生出多元社会思潮滋长的天然土壤,对地缘性空间想象的瓦解淡化了共同体成员的情感链接。探寻元宇宙赋能的恰切之道,理应从重置数字技术架构、完善数字治理体系、塑造虚实同构格局等维度展开,使其成为党的民族工作的强大驱动力。

元宇宙时代主体发展完善的哲学阐释

元宇宙通过对现实世界底层逻辑的复制,为人类提供了虚实相融的具身互动和普遍交往世界、全新文明和价值创造世界,从而吸引人类向元宇宙虚拟世界大规模迁移,世界由此分化为虚拟世界和现实世界,世界二分化推动着主体二分化为虚拟主体和现实主体。通过唯物辩证法的理论视角,在深入揭示虚实相融的具体路径、主体分化为现实主体和虚拟主体的机制,以及二者统一机制的基础上,厘清虚拟主体和现实主体通过互为根据与相互扬弃,在具身交往实践和全面性认识中统一于主体系统的过程,从而科学揭示虚拟主体和现实主体通过内部相互作用推动人的发展的机制,开创虚拟主体研究新领域,推动主体发展完善和元宇宙文明发展。

高动态范围图像光照学习算法

为解决三维场景光照估计易受天气条件和拍摄视角等多方面因素影响的问题,提出一种基于深度学习的球谐系数估计方法,包括特征提取模块和光照估计模块。使用输入的图像对及预先计算好的光照参数训练网络,特征提取模块提取输入图像的特征,迭代改变球谐系数损失和渲染损失来优化网络,通过光照估计模块预测表达场景光照的球谐系数。实验通过与其它6种主流方法以及3种网络模型进行比较,所用评价指标均有显著性降低,实验结果表明,提出方法可有效恢复光照效果,定量定性地验证了恢复的光照在视觉上是真实的。

试验检测中心数字孪生系统的开发与实践

为了提升某航天研究所试验检测中心数字化能力,文章结合五维数字孪生理论,开发了试验检测中心的数字孪生系统。设计了试验检测中心数字孪生的系统架构;搭建OPC UA服务器和InfluxDB数据库实时通信;对试验设备与试验场景进行建模并在Unity 3D引擎中搭建三维虚拟场景;编写脚本控制视角移动实现人机交互功能;设计电子看板显示设备的数据、状态等信息;构建面向过程的监控机制进一步保障试验测试的安全进行。应用结果表明,该数字孪生系统提升了试验检测中心的可视化能力与工作效率,实现了数字孪生系统的虚实融合。

数字孪生体育场馆的体系架构、现实障碍与推进路径

数字孪生技术为体育场馆智慧化转型升级提供了新思路。研究采用文献研读、实地调研、专家访谈等方法,在“数字孪生”概念认识基础上,对数字孪生体育场馆的体系架构、运行机理以及现实困境和推进路径等问题进行了研究。认为:数字孪生体育场馆具有数据驱动、精准映射、虚实交互等6大特征,包括基础设施层、数据层、模型层等体系架构,其价值主要体现在:满足用户需求、降低运营成本和风险、形成新业态等方面,并从思维革新、功能重塑、体系再造等3个层面阐述了数字孪生体育场馆的运行机理。指出当前我国数字孪生体育场馆建设面临以人为本理念缺失、技术瓶颈突破乏力、制度约束监管不畅等现实困境,并据此提出推进路径:坚持以人为本理念,推进体育场馆服务场景化定制、加大资金投入,重视数字孪生体育场馆技术的研发和创新、加强制度保障,制定数字孪生体育场馆标准化体系、推动多方协同,促进数字孪生体育场馆建设可持续、强化跨学科人才队伍建设和国际交流合作。

论虚实空间融合的元宇宙城市

人类社会已开始进入虚实融合的元宇宙时代,但城市规划学界对元宇宙的讨论较少,还未就元宇宙城市的概念、影响和趋势达成共识,不利于规划师把握数字化机遇。文章首先回顾了虚实空间的相关理论,并从空间视角解析了虚实空间融合的过程,包括要素耦合、活动融合与场景融合。其次,在概念化元宇宙城市方面进行尝试,提出城市虚实融合化转型的优势与“跨时空”特征,以及元宇宙城市的空间构成框架,包括综合生活单元、专业生产空间、休闲场所与灵活的交通空间,解析了这些空间的演化趋势与分布特征。最后,从发展定位、空间利用、产业发展、城市治理等层面提出系列元宇宙城市的规划策略。

元宇宙虚拟社交场景侵害行为的类型化治理

元宇宙在技术和应用上的发展与变迁表明其特征是虚拟现实技术到达一定高度后形成的虚实融合。元宇宙虚拟场景侵害行为的本质是从虚拟到现实的不当穿透。基于穿透的存在与否以及穿透的发生方式,可以提炼出“内部性/外部性”与“合程序性/不合程序性”两组判断要素,两组判断要素的排列组合可以囊括元宇宙虚拟社交场景中人们的行为,划定“真问题”的研究范围。虚拟财产转移行为由于其物权属性而能够产生虚实穿透。性骚扰行为由于精神利益在虚拟人格与现实人格上的天然同一而能够产生虚实穿透。在明确判断要素的基础上进行行为类型化可以展开出罪和入罪分析,并验证技术原理到刑法原理之二阶分析的实效性。

基于YOLOv5的目标建筑物虚实融合技术

针对增强现实技术目前虚实融合方面效率不高、目标识别不够精准的问题。该文提出并实践基于YOLOv5训练模型的虚实融合技术,在通过YOLOv5识别清楚目标建筑物的基础上,加入虚实融合技术,使用这种方法可以在YOLO这种优秀深度学习算法的基础上,提升增强现实技术的精确性和可靠性。YOLO本身是目标检测模型,在一张图片或者是一段视频中找到特定的物体,目标检测不仅要求我们识别这些物体的种类,同时要标出这些物体的位置。虚实融合技术的总体思路是使用目标检测、特征匹配等方法,配合OpenCV读取准备好的图层信息。总体借助YOLOv5训练模型的实时目标检测算法,并与虚拟三维对象相结合,实现虚实融合。

虚实特征融合与数据-机理驱动的变压器绕组小样本故障诊断

针对变压器绕组诊断的小样本场景,提出一种虚实特征融合的数据-机理驱动方法,通过引入仿真模型弥补实际样本特征不足的问题。提出虚实特征融合方法的原理,推导其基本公式,构建虚实特征融合的小样本故障诊断框架。搭建变压器绕组故障测试实验平台,采集包含不同故障位置、故障类型、故障程度的测试实验样本集,同时获得仿真模拟虚拟数据集。对比试验表明,所提数据-机理融合方法对多种智能算法在不同小样本程度下的诊断性能均有提升效果:在小样本程度为30%的小样本场景下,基于所提方法的平均诊断准确率提高了27.1%。针对虚实数据相似度对诊断结果的影响进行了探讨。

三维仿真与虚实融合技术在视频监控系统中的应用

随着科技的不断发展,传统的视频监控正迎来新的突破。如今,监控相机在公共安全、交通安保、智慧城市以及日常生活等方面的应用越来越广泛,其中,基于虚实融合的视频可视化技术更是引领着这一变革的潮流。这种技术不仅优化运营管理,还增强了重点区域安全、应急效率,为管理者提供更准确的数据支持。本文主要研究基于虚实融合技术视频平台的技术方案,并对系统架构和主要功能进行了探讨。

嵌入式机器人控制系统实践教学模式研究

本文深入探讨了嵌入式机器人控制系统实践教学中的问题及改革方法。首先,分析了当前实践教学存在与先修课程重复、实践场景单一、与人工智能技术关联少以及对机器人基础知识介绍不足等问题。为解决这些问题,本文对课程知识体系进行重构,围绕课程目标构建了精简高效的知识体系,去除重复内容,突出关键知识点,并加强对机器人发展历程及基础知识的介绍,以强化学生对核心概念和技能的掌握。此外,本研究通过虚实结合的教学方法丰富实践场景,加强人工智能技术应用,以提升学生的综合能力和对机器人技术的全面认识。最终,课题组通过实验课程的目标达成情况进行了教学模式改革的验证,证明了相关改革措施有助于提高教学质量,培养学生的实践能力和创新精神。

云环境下面向“虚实融合”网络的SDN构建方法

在网络仿真实验场景的构建中,复杂实体终端难以实现虚拟仿真,需要对实体终端进行接入,但现有接入方式部署复杂、网络性能存在瓶颈、不能适用于大规模网络场景。为有效解决上述问题,提出了一种基于SDN(softwaredefined-network)的虚实融合网络仿真构建方法,利用SDN控制器结合流表构造算法实现对虚实网络的链路管理和数据连通,并设计开发了一套用于虚实融合网络仿真的原型系统,通过SDN控制器实现云平台中虚拟实例与云外实体终端共同组网,构建虚实融合的网络仿真实验场景。利用该原型系统,实验证明了基于SDN的网络仿真方法可以实现云平台中虚拟实例与实体终端高效大规模组网,且具有良好的网络性能。

基于数字孪生的智能制造单元仿真实验系统

为丰富智能制造专业课程的实验教学内容,依据数字孪生思想,提出了一种多维模型融合的数字孪生系统模型集成方法,用于智能制造相关知识的实验教学,并以机器人上下料工作站为案例,搭建了基于数字孪生的智能制造单元实验系统。在数字孪生系统框架的基础上,对智能制造单元进行多维模型融合分析,对智能制造单元数字孪生体进行建模与分析,可以准确监控智能制造单元的实时状态,验证了基于数字孪生的智能制造单元实验系统的可行性和有效性。同时也为智能制造单元认知实验、生产过程管控实验等提供基础。

元宇宙思政课教学系统:理论框架与实践展望

元宇宙思政课教学系统是基于学生认知和发展规律而构建的虚实世界深度融合的外部环境,旨在满足“Z世代”追求数字生活的体验,引领思政课教学范式更新,增强思政课教学的时代感、吸引力和实效性。元宇宙思政课教学系统由原理层、核心层、交互层、应用层组成,从打造服务于思政课教学的AI数字人,构建元宇宙思政课“教”“学”体系,创作基于思政元素的数字教学载体,建设超越自然地理或历史的虚拟学习空间,营造向学习范式转型的“大思政课”教学生态环境等方面搭建理论框架。展望元宇宙思政课教学系统的未来,应进一步破除已有认识盲点,聚焦从元宇宙思政课教学系统的数字文明体系建设、价值重估与秩序重建、技术可行性和应用合理性等进行阐述和论证,实现思政课教学系统的认知和实践转向。