數位孿生:虛實融閤打造元宇宙的關鍵技術

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Kevin Chen(陳根)
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  • 數位孿生
  • 元宇宙
  • 虛擬實境
  • 工業4
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  • 科技趨勢
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圖書描述

  本書涵蓋瞭數位孿生的多個重要技術要點,並在許多方麵提齣瞭創新性的觀點。
  本書內容包括:
 
  1. 數位孿生概論
  2. 數位孿生技術
  3. 數位孿生與工業 4.0
  4. 數位孿生城市
  5. 數位孿生在其他方麵的應用
  6. 數位孿生應用案例
  7. 數位孿生技術麵臨的挑戰與發展趨勢
  8. 數位經濟產業政策
 
  透過閱讀本書,讀者可以深刻地瞭解數位孿生這門新興學科。
 
  本書可以說明產品設計及製造業,未來數位經濟產業發展的研發目標和方嚮,用來升級產業結構,係統提升創新能力和競爭力;指導和說明數位孿生及相關行業者加深對該行業認識和提升專業知識技能。另外,本書從實際齣發,列舉眾多案例對理論進行瞭通俗形象的解析,因此,還可作為高中職產品設計、工業設計、設計管理、設計行銷等專業方嚮師生的教材或參考書。
 
  數位孿生整閤瞭人工智慧(AI)和機器學習(ML)等技術,將資料、演算法和決策分析結閤在一起,建立模擬,即物理物件的虛擬映射,在問題發生之前先發現問題,監控物理物件在虛擬模型中的變化,診斷基於人工智慧的多維資料複雜處理與異常分析,並預測潛在風險,閤理有效地規劃或對相關設備進行維護。
《數據治理與決策優化:企業數位轉型的基石》 簡介: 在當前瞬息萬變的商業環境中,企業麵臨著前所未有的數據洪流與複雜性挑戰。數據不再僅僅是記錄歷史的工具,而是驅動創新、優化營運和製定前瞻性戰略的核心資產。《數據治理與決策優化:企業數位轉型的基石》一書,深入剖析瞭如何將混亂的數據轉化為可靠、可信賴且能直接支持業務決策的知識體係。本書聚焦於建立健全的數據治理框架,探討如何在閤規、安全的前提下,最大化數據的業務價值。 本書旨在為企業高階主管、數據架構師、數據治理專員以及所有參與數位轉型專案的專業人士,提供一套詳盡、實務的指導手冊。它清晰地闡述瞭數據治理不僅是技術層麵的工具佈署,更是一種需要企業文化、流程與技術三者協同作用的係統工程。 --- 第一部分:數位轉型中的數據睏境與治理基礎 第1章:數據爆炸時代的隱憂與機遇 本章首先界定瞭當前企業麵臨的數據生態係統的複雜性——從內部交易係統(ERP, CRM)到外部社交媒體、物聯網(IoT)設備產生的海量非結構化與半結構化數據。重點分析瞭數據孤島現象、數據品質低落(Data Quality)、以及標準化缺失對決策效率和業務敏捷性的實質性傷害。我們探討瞭僅僅擁有數據並不能保證競爭優勢,關鍵在於「可信賴的數據」。 第2章:構建堅實的數據治理框架 數據治理(Data Governance)的核心概念被係統性地拆解。本書詳細介紹瞭治理框架的關鍵支柱:人員、流程與技術。我們探討瞭建立數據治理辦公室(DGO)的組織結構,定義數據所有權(Data Ownership)與數據保管責任(Data Stewardship)。治理的目標不僅限於閤規,更在於提升數據的可用性、完整性、一緻性與安全性。此外,本書闡述瞭如何將治理策略與企業的整體戰略目標緊密對齊。 第3章:數據標準化與元數據管理 缺乏統一的術語和定義是導緻跨部門溝通障礙的主要原因。本章著重於數據標準化的實施步驟,包括業務詞彙錶(Business Glossary)的建立與維護。深入探討元數據管理(Metadata Management)在提升數據透明度中的作用,區分技術元數據、業務元數據和操作元數據,並說明如何利用元數據目錄(Data Catalog)來加速數據探索與重用。 --- 第二部分:數據品質、安全與閤規的實踐 第4章:數據品質管理:從診斷到持續改進 數據品質是決策可靠性的生命線。本章提供瞭一套實用方法論,用於量化和評估數據品質(如準確性、完整性、及時性)。內容涵蓋瞭數據剖析(Data Profiling)技術,以及如何設計並實施自動化的數據清洗(Data Cleansing)與標準化流程。特別強調瞭「預防勝於治療」的理念,即如何將品質檢查嵌入到數據捕獲的源頭,而非事後補救。 第5章:數據安全與隱私保護的閤規挑戰 隨著全球數據隱私法規(如GDPR、CCPA等)的日益嚴格,數據安全與閤規成為企業治理的重中之重。本書詳述瞭數據分類分級的策略,區分敏感資訊(PII)的識別與處理流程。內容涵蓋瞭數據脫敏(Data Masking)、匿名化(Anonymization)和假名化(Pseudonymization)等技術應用場景,確保在數據分析的同時滿足法規要求,有效管理數據風險。 第6章:數據生命週期管理與歸檔策略 數據的價值會隨著時間而衰減,不當的儲存與保留會帶來不必要的成本和風險。本章探討瞭數據生命週期管理(DLM)的各個階段:創建、儲存、使用、歸檔和銷毀。重點關注長期數據保留策略的製定,以及如何利用分層儲存架構來優化成本效益,同時確保關鍵歷史數據的可檢索性。 --- 第三部分:數據驅動決策優化與技術應用 第7章:數據治理在分析與決策中的賦能 本章將治理的成果轉化為具體的業務價值。探討如何利用「可信數據集」來支持高級分析(如預測模型、機器學習)。重點分析瞭報告偏差的根源——通常源於不同部門基於未經治理的數據源所產生的「單一事實真相」缺失。本書展示瞭如何建立統一的報告指標體係(Metric Hub),確保所有業務決策都基於一緻的數據基礎。 第8章:現代數據架構與治理的整閤 介紹瞭當前主流的數據架構模式,如數據湖(Data Lake)、數據倉庫(Data Warehouse)以及新興的數據網格(Data Mesh)概念。重點闡述瞭治理策略應如何無縫嵌入這些架構中,例如在數據湖中實施細粒度的存取控製(Fine-Grained Access Control)和自動化的數據血緣追蹤(Data Lineage)。探討瞭雲端數據服務(Cloud Data Services)如何助力治理的自動化與規模化。 第9章:文化建設與治理的持續演進 數據治理的成功最終取決於組織的文化。本章強調瞭建立數據素養(Data Literacy)的重要性,並提供瞭培訓計畫的設計藍圖。治理是一個動態的過程,需要持續的監測和審計。本書提供瞭建立關鍵績效指標(KPIs)來衡量治理有效性的方法,確保治理框架能夠隨著業務需求和技術發展而不斷迭代與優化。 --- 結語:從數據資產到智慧營運 本書總結瞭數據治理作為企業數位轉型的核心驅動力,強調瞭透明度、問責製和可信賴性是未來數據驅動型組織的基石。成功實施數據治理,企業不僅能規避風險、達成閤規,更能釋放數據的潛能,實現更快速、更精準的決策,從而在激烈的市場競爭中構築持久的競爭壁壘。 ---

著者信息

作者簡介
 
Kevin Chen(陳根)
 
  知名科技作傢,教授級高級工程師。波士頓大學博士後,北京大學特邀課程教授,南京航空航天大學客座教授,北京林業大學碩士研究生導師,華東理工大學創新創業導師。時任人民日報、CCTV、第一財經、澎湃、福布斯、鳳凰網、新浪、網易及英國金融時報、彭博社、路透社、日本每日經濟等多傢媒體的特約評論員與專欄作傢。齣版專著多部,涉及、金融、科技、地產、醫療、工業設計等多個領域。
 
  曾多次為國傢重大政策、改革建言獻策。曾承擔多項國傢部委託課題及相關專案評審,多次參與有關政策的製定討論,內容涉及房地產調控、金融監管、醫療改革、智慧製造、資本市場改革、教育改革等領域。
 
  既有厚重的理論功底,又有豐富的實戰經驗。曾任央視大型紀錄片《大國重器》特邀策劃,承擔過三星集團的五年戰略規劃製定工作和國傢三峽二期機櫃設計規劃專案;曾協助多傢企業成功IPO,順利解決境內外融資等事項,也幫助多傢大型企業成功處理重大危機事件。曾任多傢上市公司顧問,在戰略規劃、企業轉型、經營管理和資本運作方麵均有突齣成就。
 
  作者微信:chenhk0632

圖書目錄

Chapter 1   概論
1.1 數位孿生的定義
1.1.1 數位孿生的一般定義
1.1.2 「工業4.0」術語編寫組的定義
1.2 數位孿生與數位紐帶
1.3 數位孿生技術的演化過程
1.3.1 美國國傢航空航天局(NASA)阿波羅計劃
1.3.2 邁剋爾·格裡夫斯教授提齣數位孿生體概念
1.3.3 美國空軍研究實驗室(AFRL)提齣利用數位孿生體解決戰鬥機機體的維護問題
1.3.4 NASA 與 AFRL 的閤作
1.3.5 數位孿生技術先進性被多個行業藉鑒吸收
1.4 數位孿生技術的價值體現及意義
1.4.1 數位孿生技術的價值體現
1.4.2 數位孿生技術的意義
 
Chapter 2   數位孿生技術
2.1 數位孿生的相關領域
2.1.1 數位孿生與電腦輔助設計
2.1.2 數位孿生與產品全生命週期管理
2.1.3 數位孿生與物理實體
2.1.4 數位孿生與賽博物理係統
2.1.5 數位孿生與雲端
2.1.6 數位孿生與工業網際網路
2.1.7 數位孿生與工廠生產
2.1.8 數位孿生與智慧製造
2.1.9 數位孿生與工業邊界
2.1.10 數位孿生與 CIO
2.2 數位孿生的技術體係
2.2.1 資料保障層
2.2.2 建模計算層
2.2.3 功能層
2.2.4 沉浸式體驗層
2.3 數位孿生的核心技術
2.3.1 多領域、多尺度融閤建模
2.3.2 資料驅動與物理模型融閤的狀態評估
2.3.3 資料獲取和傳輸
2.3.4 全生命週期資料管理
2.3.5 VR 呈現
2.3.6 高效能計算
2.4 數位孿生的創建
2.4.1 創建數位孿生的兩個重點
2.4.2 如何部署創建數位孿生
 
Chapter 3   數位孿生與工業 4.0
3.1 產品數位孿生體
3.1.1 產品數位孿生體的定義
3.1.2 產品數位孿生體的 4 個基本功能
3.1.3 產品數位孿生體的基本特性
3.1.4 產品數位孿生體的核心位置
3.2 數位孿生體與生命週期管理
3.2.1 數位孿生體的體係結構
3.2.2 數位孿生體在生命週期各階段的錶現形態
3.2.3 數位孿生體在生命週期各階段的實施途徑
3.3 大型軟體製造商對數位孿生的理解
3.3.1 西門子
3.3.2 奇異公司
3.3.3 PTC
3.2.4 甲骨文
3.2.5 SAP
3.4 數位孿生生產的發展趨勢
3.4.1 擬實化
3.4.2 全生命週期化
3.4.3 整閤化
3.4.4 與增強現實技術的融閤
 
Chapter 4   數位孿生城市
4.1 數位孿生城市概念的興起
4.2 數位孿生城市的四大特點
4.2.1 精準映射
4.2.2 虛實交互
4.2.3 軟體定義
4.2.4 智慧乾預
4.3 數位孿生城市的服務形態及典型場景
4.3.1 服務形態
4.3.2 典型場景
4.4 數位孿生城市的整體架構
4.4.1 端側
4.4.2 網側
4.4.3 雲側
 
Chapter 5   數位孿生在其他方麵的應用
5.1 醫療健康
5.2 智慧傢居
5.3 航空航太
5.4 油氣探測
5.5 智慧物流
5.6 推動現實世界探索
5.7 大腦活動的監控與管理
 
Chapter 6   數位孿生應用案例
6.1 基於數位孿生的航空發動機全生命週期管理
6.2 基於數位孿生的複雜產品裝配工藝
6.2.1 基本框架
6.2.2 方法特點
6.2.3 關鍵理論與技術
6.2.4 部裝體現場裝配應用平颱範例
6.3 英國石油公司先進的模擬與監控係統 APEX
6.4 基於數位孿生的企業全麵預算係統
6.5 中國首條在役油氣管道數位孿生體的建構與應用
6.5.1 數位孿生體建構流程
6.5.2 數位化恢復主要技術
6.5.3 研究成果及應用拓展
 
Chapter 7   數位孿生技術麵臨的挑戰與發展趨勢
7.1 數位孿生技術發展的新趨勢
7.1.1 應用領域擴展需求
7.1.2 與新的 IT 技術深度融閤需求
7.1.3 資訊物理融閤資料需求
7.1.4 智慧服務需求
7.1.5 普適工業互連需求
7.1.6 動態多維、多時空尺度模型需求
7.2 數位孿生的五維模型
7.2.1 物理實體(PE)
7.2.2 虛擬實體(VE)
7.2.3 服務(Ss)
7.2.4 孿生數據(DD)
7.2.5 連接(CN)
7.3 數位孿生五維模型的十五大應用領域
7.3.1 衛星 / 空間通訊網路
7.3.2 船舶
7.3.3 車輛
7.3.4 發電廠
7.3.5 飛機
7.3.6 複雜機電裝備
7.3.7 自動化倉儲
7.3.8 醫療
7.3.9 製造工廠
7.3.10 智慧城市
7.3.11 智慧傢居
7.3.12 智慧物流
7.3.13 建築
7.3.14 遠端監測
7.3.15 人體健康管理
 
Chapter 8   數位經濟產業政策
8.1 數位經濟的定義
8.2 全球主要國傢和地區的數位經濟戰略與產業政策
8.2.1 美國–– 基於「美國優先」的理念,力圖繼續鞏固美國數位經濟的優勢地位
8.2.2 德國–– 製定高科技戰略,加強人工智慧戰略實施
8.2.3 日本–– 重視科技解決問題,緻力「社會 5.0」計畫
8.2.4 俄羅斯–– 強調科技發展新理念,建設世界級科教中心
8.2.5 韓國–– 公布體製改革計畫,力爭科技創新
8.3 中國各地區的數位經濟產業支援政策要點分析
8.3.1 注重數位化改造與應用示範省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.3.2 注重創新型服務型平颱建設省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.3.3 注重建構數位生態體係省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.3.4 注重招大引強培育市場主體省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.3.5 注重人纔激勵與學科建設省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.3.6 注重加大要素資源支援力度省(自治區、直轄市)的對比與分析
8.4 總結
 
參考文獻

圖書序言

  • ISBN:9786263332119
  • 規格:平裝 / 288頁 / 17 x 23 x 1.5 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

用户评价

评分

**第三段** 這本關於數位孿生和元宇宙的書,我認為它的齣現時機非常湊巧,剛好搭上瞭全球科技發展的高峰期。現在不隻科技業,連建築、醫療、交通運輸都在積極尋找數位轉型的突破口,而數位孿生無疑是那個連接虛擬與實體世界的橋樑。我比較好奇的是,除瞭傳統的工業應用,它在探討元宇宙的建構時,對於使用者體驗(UX/UI)的考量有多少著墨?畢竟,元宇宙的成功與否,最終還是取決於使用者的沉浸感和互動性。書名強調「關鍵技術」,我猜測應該會涵蓋到即時渲染、網路延遲優化等方麵。如果能提供一些跨領域整閤的案例,例如如何利用數位孿生來進行城市級的交通模擬,那這本書的價值就不隻侷限於單一產業,而是能成為跨界協作的參考指南。颱灣的半導體產業是我們的強項,如果這本書能連結到如何利用更強大的運算能力來驅動這些複雜的孿生係統,那就更完美瞭。

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**第五段** 身為一個長年關注新興科技發展的讀者,我認為這本書的深度和廣度,是決定其能否在眾多同類書籍中脫穎而齣的關鍵。《數位孿生:虛實融閤打造元宇宙的關鍵技術》這個標題非常具有野心,它試圖勾勒齣未來世界的藍圖。我希望在內容上,作者能提供一些關於「標準化」的見解。目前業界對於數位孿生的定義和介麵標準似乎還處於各自為政的狀態,如果書中能引述一些國際上的標準組織或產業公約的進展,並探討颱灣廠商如何銜接這些國際規範,那對產業的接軌會非常有幫助。此外,技術的演進往往快於法規的製定,我非常好奇書中是否有觸及到與數位孿生相關的法律責任界定,例如虛擬操作失誤導緻實體損失的歸責問題。這種對技術邊界的探索,往往是頂尖書籍纔會有的獨到視角。

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**第二段** 說真的,現在市麵上的技術書籍,很多都寫得像教科書一樣生硬,看得人頭昏腦脹,但這本《數位孿生:虛實融閤打造元宇宙的關鍵技術》從書名給我的感覺,似乎比較偏嚮實務操作層麵,這點我很欣賞。我希望作者能用比較生活化、貼近工程師視角的語言來闡述這些高深莫測的技術。畢竟,要讓一個剛接觸這個領域的人能快速上手,光是概念上的解釋是不夠的,後續的實作步驟和工具的選擇纔是關鍵。特別是「虛實融閤」這四個字,我很好奇它在底層的數據串接上是如何處理的?是透過IoT感測器,還是更進階的邊緣運算?如果書中能提供一些軟體工具的對比分析,例如不同模擬引擎的優缺點,那就太棒瞭。我個人對模型校準的部分特別有興趣,畢竟虛擬的模型如果跟現實世界脫節,那所有後續的決策都會失真,希望書裡能深入探討如何確保「孿生」的準確性。

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**第四段** 翻開這本《數位孿生:虛實融閤打造元宇宙的關鍵技術》,我腦中浮現的畫麵是複雜的演算法和龐大的資料庫,但同時也抱持著一份期待,希望它能將這些技術「去魅化」。我猜測作者在撰寫時,必然要麵對大量的數學模型和物理定律的描述。我最期待的部分是關於「安全與隱私」的探討。當一個實體的工廠或城市被完全數位化後,這些數位孿生的資料安全就成瞭最高優先級的議題。如果這本書能深入探討區塊鏈技術在數位孿生數據存證、授權訪問上的應用,那絕對是超乎預期的收穫。畢竟,在虛擬世界中建立信任機製,比在實體世界中更具挑戰性。我希望它不是隻教你怎麼建立模型,而是教你如何建立一個「可信賴」的虛擬世界。這種前瞻性的思考,往往纔能真正推動產業的長期發展。

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**第一段** 這本《數位孿生:虛實融閤打造元宇宙的關鍵技術》光看書名就讓人熱血沸騰,特別是對於我們這些整天跟科技打交道的人來說,簡直就是一本及時雨!你知道嗎,最近跟幾個業界的朋友聊天,大傢都在談「元宇宙」這個詞,聽起來很炫,但真正要落地實踐,中間的技術鴻溝實在太大瞭。我最近剛好在研究工業自動化升級轉型,想說怎麼把現有的設備數據更有效地模擬齣來,這本書的切入點就非常精準地抓住瞭「數位孿生」這個核心。我特別期待看到它如何拆解這個複雜的概念,把它們轉化成可以實際操作的技術框架。畢竟,光是數據的即時同步、模型建構的精確度,就已經是個大工程瞭,希望書中能有具體的案例分析,讓我看看別人是怎麼剋服這些難關的,而不是光講理論。颱灣的製造業基礎很強,如果能把數位孿生這塊搞定,未來的智慧工廠真的可以從科幻走進現實,這對提升我們的國際競爭力絕對是加分的。

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