以数字孪生构建面向未来的中科院人造太阳涉密项目

今世界面临的诸多危机均源于能源问题，而寻找一种清洁、安全、可持续的能源也成为全球科学界的一项重大研究课题。参照太阳的核聚变反应，各国科学家从上世纪起开始探索如何利用地球上储量极其丰富的氘制造出“人造太阳”，为人类提供永续的清洁能源。来自 35 个国家/地区的代表正在合作建造世界上最大的托卡马克——一种又被称为“人造太阳”的磁聚变装置，以证明使用聚变作为大规模无碳能源的可行性。

在这一进程中，中科院合肥研究院等离子体物理研究所研制、有“东方超环”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（简称EAST）是全球最重要的实验平台之一。博维数孪（http://Bowell.com）通过的强大的数字孪生技术自主研发能力参与了此次试验平台的数字孪生项目。聚变研究是非常复杂的系统工程，无论是从关键物理问题，还是工程技术，都极具挑战。世界上主要的聚变研究机构大多有自己的聚变装置，我们建造并正在运行的“人造小太阳”，也就是全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST），它是世界上首个非圆截面全超导托卡马克装置。

由于基础设施的数字孪生模型是物理世界的数字化表达，并使用物理世界的信息进行持续更新，因此数字孪生模型必须包含丰富的工程 BIM 数据，并且能够通过物联网连接设备（如传感器和无人机）跟踪和可视化现实世界环境的变化。与娱乐业不同，基础设施数字孪生模型必须具备毫米级精度，在地理空间上保持一致，并支持复杂的工程架构。那么，元宇宙的作用是什么？通过元宇宙，人们可以在设计、建造和运营现实世界的基础设施的过程中，将自己化身或沉浸到这些数字孪生模型中，或使用来自数字孪生模型的信息增强物理世界。

这一巨型设计和施工项目包含众多复杂的工程模型和数以百万计的零部件。托卡马克必须先行在外场建造然后吊装到位。ITER 希望让人们能够身临其境地体验数字孪生模型。创建了数字孪生模型并将其导入到 博维数孪程序中，基于 博维数孪工具构建营造出一种令人惊叹的虚拟体验，让设计团队能够沉浸其中。保真度非常重要——我们必须能够在打造仿真体验的同时不降低模型的复杂性。这是客户第一次能够让用户沉浸在模型中。照片实感的照明增强了体验，而且基础设施的数字孪生模型包括了充分利用未来的体验所需的全部工程数据。

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——在设计过程中，人们可以与数字孪生模型互动，在全球范围内进行跨专业的设计校审。引入模型、实景环境和地图来识别问题所在，在设计过程中引入变更可视化，就变更进行沟通，以及使用数字化工具进行验证。

——在施工过程中，可以使用增强现实技术来可视化和审查施工程序，将风险降到最低，从而获得更好的成效。

——在运营期间，可以使用采用了基础设施数字孪生模型的增强现实技术，通过模拟仿真或通过远程检查提高安全性。关键在于，数字孪生模型必须具有工程级质量、毫米级精度且包含结构化的工程元数据，这样才能带来实际效果。