数据孪生的军事化应用刍议

王黎

武警警官学院 四川成都 610213

摘要：伴随着“云物大智”等技术诞生的数字孪生技术在智能制造、城市规划、航空航天等领域有着广泛的应用并起到重大变革作用，其在军事领域的应用有着极大的潜力。本文在对数字孪生的概念、特点和应用进行分析研究后，对其在武器研发与维护、指挥管理与控制、军事训练与推演三个方面的应用进行了探讨。

1.引言

当前，以“云物大智”等新兴科学技术为代表的数字浪潮正在驱动新一轮的科技革命，数字孪生技术就是其催生的代表之一。数字孪生技术通过建立现实物理世界和虚拟数字世界之间的精准映射并实现两者之间的实时反馈，被广泛应用于制造业、城市建设、航空航天等领域，并随着技术的进步不断拓展其应用场景。深入分析数字孪生技术的特点优势和现代化军事发展需要，将数字孪生技术与军事应用相结合是顺应军事智能化发展、制胜高科技战争的有效手段。

2.数字孪生

2.1 数字孪生的概念

数字孪生是指针对物理世界中的实体，利用物理模型、传感器反馈、历史记录等数据，通过集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的数字化模拟仿真，构建一个与物理实体一模一样的数字实体，进而实现在数字世界实现对物理实体的模拟、验证、预测和控制。[1]

2.2 数字孪生的特点

数字孪生技术的主要特征有：

1.实时性

数字孪生技术对于每个物理实体都有精准的结构模型，并基于实时数据和传感器信息来对实体进行动态仿真，因而能够精准模拟和预测物理实体的运行情况，来帮助研究者更好地了解和控制物理实体。

2.精准性

数字孪生中的物理模型构建是基于大量数据的分析和挖掘，实现了对实体特征和行为的精确建模，并在运行周期中，同时实时数据反馈及时调整数字体的参数，实现对物理实体包含形状、结构、性能等特性的精准模拟。

3.智能性

数字孪生本身就是大数据和人工智能不断向前演进过程中的产物，能够实现自主学习和模型优化。通过大量实时数据的深层次挖掘，数字孪生可以不断改进优化模型，进而提供更加精准的判断和智能化的决策支持。

4.协同性

数字孪生中的物理实体和数字模型可以双向映射、动态交互和连接。通过与物理实体交互，数字模型可以获取更多实时数据，用于更新优化模型。另一方面，数字孪生体还可以将自身演进预测的结果反馈给物理实体，用于辅助对实体的控制和优化。

5.可视化

数字孪生可借助虚拟现实和可视化技术，将物理实体的数字模型可视化呈现给用户。并且用户也可以通过设备来更加直观地观察和操作数字孪生体，实施了解物理实体的状态和行为。

2.3 数字孪生的军事应用

数字孪生所具有的特点和优势同样契合当今军事发展的数字化、无人化、智能化需要，因而也被积极运用于军事领域。美军计划构建 F-35 战斗机的数字 "克隆"，以预测其性能、寿命和故障情况等，未来将融入其陆、海、空、天、电等领域的研发、生产和维护。

同时国内外学者也在积极探索数字孪生技术与军事领域的应用结合。吴云超[2]等人基于数字孪生技术构建了战场决策智能体建模框架，为后续数字孪生战场中智能决策模型训练研发提供借鉴和参考。 于知匀[3]等从作战指挥、信息通信、战场建设和装备维护等角度探究了数字孪生的军事应用。任乾坤[4]等对数字孪生技术在网络空间安全领域的应用进行了展望和建议。

3.军事化应用思考

3.1 装备研发与维护

随着现代化军事数字化、无人化、智能化的要求不断提升，武器装备的复杂程度也逐渐提高。将数字孪生应用于装备研发与维护，一是可以缩短武器装备的研发生产周期，改变传统的“设计-样品-测试-修改”的研发模式，形成基于数字孪生的“数字模型-虚拟测试-样品-测试”的模式，利用数字孪生的全周期性并将其置于模拟的数字空间进行试验调优，提升研发效率，减少设计成本。二是结合武器装备、使用环境的真实数据预测其的健康情况，并智能制定对应的保养维护方案。

3.2 指挥管理与控制

通过数字模拟仿真，数字孪生技术可以同步复制真实的战场态势，通过可视化展示和智能挖掘分析辅助指挥员远程高效指挥。一是利用可视化技术将战场实时态势进行可视化展示和指挥标定，同时利用人工智能算法对实时态势进行自主分析并提出决策辅助意见；二是可以借助数字模型对指挥员的战场决策进行自主推演，分析可能的战事趋势；三是建立导航式的作战指挥引导，方便参战官兵更好地执行指挥员的作战意图。

3.3 军事训练与推演

利用数字孪生技术融合包含作战人员、武器装备、战争环境、政治经济在内的诸多战场要素形成虚实映射、实时联动的数字孪生战场，使得受训者可在其中打破地域天候的限制，打通训练资源壁垒，进行沉浸式的军事演练，并根据战场规则，智能推演战争进程。同时还可以实时记录受训者的训练数据，并针对各个层次提供个性化的智能演训指导。

4.结束语

随着“云物大智”等先进科学技术的不断发展与应用，数字孪生技术在各个领域发挥了越来越重大的作用，其在军事领域的应用前景也值得我们去探究，本文对其在武器研发与维护、指挥管理与控制、军事训练与推演三个方面的应用进行

探究并提出几点建议。

参考文献

[1]于勇,范胜廷,彭关伟,等.数字孪生模型在产品构型管理中应用探讨[J].航空制造技术, 2017(7):5.DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.07.041.

[2]吴云超，傅琛，张宁馨 .面向数字孪生战场的智能体建模框架构建［J］.指挥信息系统与技术，2022，13（4）：19-25.

[3]于知匀;方政.数字孪生技术及其军事应用探析[J].军事文摘,2023,(19):59-64.

[4]任乾坤;熊鑫立;刘京菊;姚倩.网络空间安全中的数字孪生技术研究[J/OL].系统仿真学报,1-15[2023-11-24]https://doi.org/10.16182/j.issn1004731x.joss.23-0853.