摘要 随着数字化进程的推进,大数据、人工智能、云计算、数字孪生、边缘计算等先进的计算机技术被应用于各个领域。为研究数字孪生与人工智能结合的应用现状,本文通过研究目前已发表文献的研究成果,对人工智能在数字孪生中的应用及前景进行分类。分别探讨了数字孪生在航空航天、生产车间智能制造、无人驾驶汽车、智慧城市交通四个领域的应用现状,并回顾了当前的挑战和未来需要展望的课题。研究发现,数字孪生与人工智能的融合在航空航天飞行检测仿真、故障预警、飞机装配乃至无人驾驶飞行中都有着显著的效果。在汽车自动驾驶虚拟仿真测试中,可节省80%的时间与成本,相同路况降低实际车辆动力学模型参数规模,大幅提升测试精度。在生产车间智能制造中,虚拟车间环境的建立,可及时故障预警,延长设备使用寿命,保障车间整体运营安全。在智慧城市交通中,模拟真实道路环境,还原交通事故,使交通状况清晰高效,快速精准地开展城市交通管理。最后,对数字孪生与人工智能的未来进行了展望,希望为未来相关领域的研究提供参考。
诊断程序的广泛使用。诊断程序用于定期检查计算机,并通过在维修期间识别故障部件来协助维护专家。诊断程序的广泛使用始于 20 世纪 50 年代末,一直持续到现在,微诊断在 20 世纪 60 年代中后期大大取代了诊断。然而,诊断辅助手动修复在许多情况下被证明是一种不充分的解决方案,至少有三个原因:(1)手动修复操作导致实时程序的延迟和中断是不可接受的;(2)某些系统无法进行手动修复;(3)许多装置中时间损失和维护成本过高。自 20 世纪 60 年代初以来,计算机应用范围稳步扩大,涵盖了许多至关重要的领域。这些应用包括通信和运输系统的实时控制、载人航天飞行、自动化工厂和发电厂。目前,人们正在考虑使用计算机来监测医院中的重症患者。此类应用对计算机的可靠性要求远远超过了 20 世纪 50 年代和 60 年代对计算系统的要求。计算机使用的预期巨大好处与其故障可能造成的灾难性成本相平衡。过去十年的另一个相关发展是计算系统在整个地球的广泛分布及其在太空中的应用。计算机不再集中在少数人口中心,而是在远离服务和维修设施和人员的许多地方执行重要甚至关键的任务。计算机已在太空中使用
Tobias Lips ,董事总经理,HTG – 高超音速技术哥廷根有限公司,德国 Katarzyna Malinowska ,副教授,科兹明斯基大学民法系,波兰 Jonathan McDowell ,天体物理学家,天体物理中心:哈佛大学和史密森尼学会 Steven Moore ,空中交通管理网络运营部负责人,欧洲空中航行安全组织 Elina Morozova ,国际空间通信组织国际通信组织执行董事 Carmen Pardini ,高级研究员,航天飞行动力学实验室,信息科学与技术研究所,意大利国家研究委员会 (CNR) Valery Trushlyakov ,航空和火箭工程系教授,鄂木斯克国立技术大学“空间生态”科学教育中心主任 Olga Volynskaya ,独立空间法和政策专家 Ludwig Weber ,麦吉尔大学航空和空间法研究所兼职教授兼国际民航组织法律局前局长 Charlotte Hook ,初级研究员,加拿大不列颠哥伦比亚大学外层空间研究所和研究员 Ewan Wright 加拿大不列颠哥伦比亚大学外层空间研究所初级研究员和跨学科研究生项目博士生 这些建议的签署者仅表达了他们的个人观点。他们对本文件的贡献不一定反映其所属机构的官方政策或立场,无论是大学、公司还是非政府机构
执行摘要 背景 商业航天正迅速成为全球经济中一个充满活力和生机的行业。随着经济的进一步发展,平民游客和平民劳动力的数量也将随之扩大。尽管我们对航天飞行对专业宇航员的健康和表现的影响了解甚多,但平民人口的人口结构却大不相同。超过 50% 的美国人口患有一种或多种慢性疾病,如关节炎、糖尿病、心房颤动、高血压、哮喘、偏头痛和肾病。此外,大约三分之二的美国人随着年龄的增长会出现一定程度的认知障碍,五分之一的人患有残疾,如脑瘫、脊柱裂、脊髓损伤、多发性硬化症、帕金森病、听力丧失、视力障碍、脑损伤、自闭症和精神健康障碍。当健康和行为方面存在问题的平民进入太空时,我们需要了解微重力、辐射、隔离、禁闭和距离地球的距离等航天压力源会如何影响这些平民合并症,并制定有效的对策,以便他们能够安全地在太空旅行、生活、工作和成长。目标拟议的平民航天和太空居住人类研究计划(HRP-C)基于 6 个主要目标。(1)确定高优先级研究,以便现在开始数据收集,并随着平民旅行者数量的增加而继续收集数据;(2)提供使所有利益相关者受益的协调数据收集策略;(3)通过全面的指标加速生物医学发现;(4)用来自不同平民的数据补充现有的专业宇航员文献;(5)包括无缝指导研究的基础能力;(6)制定有效的太空危害对策,让太空平民安全健康地旅行。方法论 为了制定这项综合研究计划,我们成立了一个由航天专家、科学家、航天提供商、医学专家和航天局代表组成的委员会。在 8 个月的时间里,我们定期举行智囊团会议。本报告总结了该委员会的建议。
爱德华·博尔顿少将,美国空军(退役)、卫星工程与地球物理研究所、前联邦航空管理局副局长 约瑟夫·德皮特上尉,前航空公司飞行员协会会长 卡丽娜·德雷斯女士,商业航天咨询委员会主席、商业航天联合会会长 马特·邓恩先生,太空探索技术公司全球政府事务高级总监 约翰·埃尔本先生,联合发射联盟首席运营官 迈克·弗伦奇先生,商业航天咨询委员会副主席、航空航天工业协会空间系统副总裁 托尼·弗雷戈先生,Spaceflight公司任务管理副总裁 莫里巴·贾博士,德克萨斯大学奥斯汀分校航空航天工程和工程力学副教授 特蕾西·琼斯女士,卫星工业协会控股有限责任公司政策高级总监 戴尔·凯查姆先生,Space Florida政府和对外关系副总裁 凯特·克朗米勒女士,Jacobs政府关系副总裁 特德·默瑟少将,美国空军(退役),弗吉尼亚商业航天飞行局首席执行官兼执行董事 梅根女士Mitchell,蓝色起源政府关系副总裁 Mike Moses 先生,维珍银河太空任务和安全总裁 George Nield 博士,商业空间技术总裁 Melanie Preisser 女士,约克空间系统国家系统副总裁 Caryn Schenewerk 女士,Relativity Space 监管和政府事务副总裁 Amanda Simpson 女士,空中客车研究和技术副总裁 Ganesh Sitaraman 先生,范德堡大学纽约校友法学校长讲席教授 Jay Skylus 先生,Aevum, Inc 首席执行官 Janice Starzyk 女士,乔治华盛顿大学兼职教授 Melanie Stricklan 女士,Slingshot Aerospace 联合创始人兼首席执行官 Jolie Zoller 女士,亚马逊 Kuiper 项目全球监管事务主管 Ann Zulkosky 女士,洛克希德马丁商业民用空间副总裁
第 101 条 商业载人航天飞行活动。运输部 (DOT) 负责监管美国境内和美国境外实体进行的商业发射和再入活动。其监管方式符合公众健康和安全、财产安全以及美国的国家安全和外交政策利益。为了更好地确保载人航天飞行在整个任务生命周期(包括太空作业)的安全,应修改美国法典第 51 篇第 V 节(第 509 章),授权运输部授权在外层空间运行载人航天飞行器。此类授权将为运输部提供一条更清晰、更直接的途径,授权和监督机组人员、航天飞行参与者和政府宇航员的安全,从飞行前他们暴露于飞行器危险开始,直到着陆后他们不再暴露于飞行器危险为止。这将确保载人航天飞行活动在其整个生命周期内得到一致的监管,从而确保从发射到再入大气层的公共安全和乘员安全。具体而言,该提案将修订 51 USC 50902,将“载人航天飞行器”定义为载人航天器,包括运载火箭或再入飞行器、居住舱或其他物体,用于在亚轨道或外层空间(包括天体)运行。美国公民需要持有执照才能在外层空间操作载人航天飞行器。(51 USC 50904)。交通部将授权载人航天飞行器的运行,但必须符合公共健康和安全、财产安全、空间可持续性、美国的国际义务以及国家安全、外交政策和美国的其他国家利益。(51 USC 50905)。该提案在交通部的现有权限中增加了“空间可持续性”和“其他国家利益”。纳入“太空可持续性”将允许交通部将碎片减缓纳入其中,并要求在其法规中采取措施保护外层空间的可持续利用,包括轨道碎片的减缓和补救以及对太空运行环境的影响的考虑。纳入“其他国家利益”将允许交通部确保在许可中考虑到除国家安全和外交政策利益之外的美国利益,特别是与美国民用太空计划相关的利益(美国国家航空航天局 (NASA)、美国国家海洋和大气管理局和美国地质调查局的利益)。这将包括行星保护和月球遗址保护、科学卫星保护以及与 NASA 的 Artemis 计划的冲突消除。太空可持续性和其他国家利益的增加也将适用于发射和再入许可
2020 年 1 月 7 日,星期二,太空中的印度食物:DRDO 为 Gaganyaan 宇航员准备的菜单 Gaganyaan 宇航员将享用适合太空条件的印度食物。作者:Rekha Dixit 早餐是 Idli 或 upma。午餐可以选择鸡肉比尔亚尼饭或素食印度饭,配以木豆和什锦蔬菜。晚餐来份鸡肉咖喱和印度薄饼怎么样?Sooji halwa 是不错的甜点,当您感到饥饿时,可以吃一根能量棒。抱歉,这是一次无烟无酒精的航班,但您可以自备咖啡或茶,或者选择果汁。所有这些,甚至更多,都可以通过 ISRO 的 Gaganyaan 计划在太空中获得。Gaganyaan 是印度的首次载人航天飞行。该航天飞机计划于 2022 年前起飞,将为先驱宇航员提供由国防研究发展组织 (DRDO) 提供的印度美食,该组织负责为为期一周的飞行准备食物。在 DRDO 忙于设计菜单的同时,其位于迈索尔的国防食品研究实验室 (DFRL) 正在改进一系列包装食品,为执行严酷任务的士兵制作。一份包含印度各地美食的二十多种食品清单正在制定中。 “我们希望在三次飞行中的第一次飞行中准备好一组初始食品,”DFRL 主任 D. Semwal 说道。Gaganyaan 任务包括三次飞行;前两次将是无人驾驶的,只有第三次将有两名或三名宇航员组成的人类机组人员。印度空军的四名试飞员已从最初的十名候选名单中选出,接受飞行的进一步培训。虽然有各种各样的太空食品可供选择,因为人类已经航行了六十多年,许多人已经在国际空间站等空间站上呆了几个月,但 Gaganyaan 是一个平台,可以将印度美食以印度的方式改编为太空飞行。“我们的食物保持温和的调味,不过对于那些想要的人来说,我们会提供额外的香料包,”Semwal 在班加罗尔第 107 届印度科学大会的印度骄傲展览上说道。食品包将是干燥的,需要通过加水来重新溶解。在太空舱的零重力环境中,必须在密闭空间内添加水,这样水滴才不会漂浮在飞船各处。入围的食品都经过了精心挑选。例如,面包就不在名单上,因为它容易碎,而面包屑可能会让人烦恼。
大卫·马汉中校 大卫·马汉中校是佛罗里达州帕特里克空军基地第 3 支队第 1 航空队的指挥官。第 3 支队(载人航天飞行支持办公室)是唯一一个全职负责为美国载人航天飞行计划提供国防部支持的单位,负责全球宇航员救援、恢复和检索、医疗行动以及名义和应急着陆点支持。马汉中校于 2003 年通过中佛罗里达大学的空军后备军官训练团计划获得任命。他参加了加利福尼亚州范登堡空军基地的太空和导弹作战训练,并获得了维和人员和民兵 III 洲际弹道导弹武器系统的资格。2006 年,他在佐治亚州穆迪空军基地完成了专业本科飞行员培训,随后在德克萨斯州劳克林空军基地完成了培训。获得飞行徽章后,Mahan 中校的第一个作战飞行任务是在南卡罗来纳州查尔斯顿空军基地的 C-17A 上。完成作战任务后,他完成了两项 T-6A 教练飞行员的任务,在 T-6A Texan II 上教授未来的美国空军和国际飞行员以及作战系统官员。在担任现职之前,他曾担任第一航空队第 3 支队作战主任,负责全球宇航员救援、名义回收、太空舱回收、医疗行动和着陆点支持等行动。Mahan 中校已累计飞行超过 2,500 小时,并多次部署支持“伊拉克自由”、“持久自由”和“新黎明”行动。他从美国中央司令部联合作战中心为“坚定决心”和“自由哨兵”行动提供情报、监视和侦察支持。教育 2003 中佛罗里达大学文科学士学位 2003 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地航空航天基础课程 2010 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地中队军官学校 2011 新墨西哥州柯特兰空军基地飞机事故调查课程 2012 新墨西哥州柯特兰空军基地航空安全计划管理课程 2013 阿拉巴马州麦克斯韦空军基地空军指挥参谋学院(非住宿) 2014 佛罗里达州安柏瑞德航空大学航空学硕士学位 2020 弗吉尼亚州弗雷德里克斯堡联合人员恢复局人员恢复执行任务 1.2003 年 10 月 - 2004 年 4 月:学生,太空和导弹作战,第 392 战斗训练中队,范登堡空军基地,加利福尼亚州。2.2004 年 4 月 - 2005 年 10 月:洲际弹道导弹战斗人员,维和人员,第 400 导弹中队,F.E.沃伦空军基地,怀俄明州。3.沃伦空军基地,怀俄明州。2005 年 10 月 - 2006 年 6 月:F.E. 第 320 导弹中队民兵 III 洲际弹道导弹作战机组指挥官。