附PPT | 美国海军投资210亿美元建设数字孪生体

导读：工业4.0研究院2020年度主题为“数字孪生体”，重点研究数字孪生城市、数字孪生制造、数字孪生能源和数字孪生战场。本文是数字孪生战场研究主题，重点介绍美国海军投资210亿美元推进数字孪生体相关情况。

在2019年底发布的《全球工业4.0研究报告（2020）》，工业4.0研究院指出数字孪生体是通用目的技术（GPT，General-Purpose Technologies）之一，它将成为改变世界的力量，其中包括军事领域。

2020年1月29日，本人撰写了《信息物理系统跟数字孪生体的关系》一文，阐释了信息物理系统跟数字孪生体之间的主要差异在“实时性”（Real-Time），引起不少行业人士的关注和讨论，本文希望通过美国海军从两者融合过渡到数字孪生体的案例，引起大家更深入的思考。

从公开资料来看，美国海军在2017年并没有完全遵从美国国防部倡议数字孪生体的提法，而是提出了虚拟孪生体（Virtual Twin）的说法，但到2019年美国海军明确拨款210亿美元建设数字孪生体，开始确定了美国海军全面转向数字孪生体的新时代。

美国海军水面作战中心（NSWC，2004年照片）

作为美国海军五大系统司令部（Systems Command），海上系统司令部（NSSC，Naval Sea Systems Command）是最值得数字孪生战场（Digital Twin Battlefield）行业人士关注的，其下属美国海军水面作战中心（NSWC，Naval Surface Warfare Center）成为了美国海军推动数字孪生体先行军。

据工业4.0研究院观察，2018年，NSWC率先提供了“数字孪生体项目经理”（Digital Twin Project Manager）的职位，David Drazen成为了该职位的拥有者。

David Drazen拥有约翰斯·霍普金斯大学地球学学士、加州大学圣迭戈分校物理海洋学博士以及奥斯陆大学博士后研究经历。2008年8月他加入了美国海军NSWC，2016-2018年期间到国防部秘书处负责研发方面的工作，当他2018年回到NSWC之后，他开始担任数字孪生体项目经理。

2010年6月26日，David Drazen与Thomas C. Fu等人联合发布了“Free-Surface Measurements in a Tow Tank Using LiDAR”论文，这正是他在NSWC工作期间发表的。本人对这个主题很感兴趣，看来美国海军早就开始利用点云（Point Cloud）技术实现数字化应用。

在美国国防部秘书处工作期间，David Drazen对数字孪生体有了深入理解，当然，他对信息物理系统也有很深的认识，从他公开参加会议做的演讲题目可以看出，他还是倾向于采用数字孪生体重构美国海军的优势。

2019年10月28日，David Drazen受邀参加“国际海事和海洋专业人士社区研讨会”，做了《美国海军数字孪生体》（Digital Twin in the U.S. Navy）的发言，阐释了美国海军推进数字孪生体的战略及方法。这比他在2018年10月28-29日参加“ISEA未来论坛”上的发言显然有了较大进步。

在2018年的演讲中，David Drazen遵从美国海军Campaign Plan 2.0战略需要，明确指出了美国海军数字孪生体是一个系统概念，他当时提的是“Navy Cyber-Physical Digital Twin”，并表示这是数字舰队（Digital Fleet）的基础。

为了阐释这个新概念，David Drazen讲了下面这句话：

“信息物理数字孪生体（cyber-physical NDT）既以过去实现（past substantiations）的方式存在，同时也以未来（future ones）存在。”

本人认为David Drazen当时面临海军人士对信息物理系统比较熟悉，一下子转向数字孪生体有可能引起不适的挑战，所以才用了这个折中的讲法。在2019年的时候，再没有见到David Drazen结合到信息物理系统的数字孪生体讲法了。

在美国海军一批年轻科学家的推动下，相应领导已经接受了数字孪生体的概念。

2019年5月4日，Maritime Executive报道了美国海军投资210亿美元加强数字孪生体应用的消息，该消息引起了军事爱好者的浓厚兴趣。

美国海军计划在20年期间，在Norfolk Naval Shipyard, Portsmouth Naval Shipyard, Puget Sound Naval Shipyard and Pearl Harbor Naval Shipyard等美国海军舰队船厂推进数字化，其第一件任务就是建立舰队船厂的数字孪生体。

从美国海军推进数字孪生体的情况来看，可以得出结论，那就是美国海军力求推进数字孪生体，以实现新的抵消战略（Offset Strategy）。

美国海军NSWC专家David Drazen演讲《美国海军信息物理数字孪生体》全文如下：