2025数字孪生与智能算法白皮书

编制说明2021 年 8 月，在浙江大学数据分析和管理国际研究中心的指导下，由杭州易知微科技有限公司牵头发起成立了数字孪生世界企业联盟，专注于贯通数字孪生产业上下游，打造数字孪生产业协同创新生态，以数字孪生体为基座，融合上下游产品和技术，将物理世界全方位的数字化，实现一个真实的可以实时感知和管理的数字孪生世界。为促进生态合作、行业交流、创新发展等工作上的融合共生，由联盟理事长单位杭州易知微科技公司牵头，结合联盟内各成员单位的行业实践，于 2022 年 5 月首次编制数字孪生世界白皮书（案例实践篇），于 2023 年 4 月编制数字孪生世界白皮书（技术实践篇），于 2025 年 4 月编制数字孪生世界白皮书（智能算法篇）。特别说明：本白皮书内所有案例截图均为模拟数据。主编单位：杭州易知微科技有限公司编写指导（排名按姓名拼音首字母）：陈为浙江大学计算机学院教授邓贵德 中国特种设备研究院正高级工程师杨秦敏 浙江大学控制科学与工程学院教授周伟华 浙江大学数据分析和管理国际研究中心主任编写小组（排名不分先后）：宁海元、赵倩、李强、李宋、朱悦凯、李耀辉、沈鲁栋、黄佳河、吴敏江、刘永贵、吴玉鑫、杨嘉欣、韩帅、孟详钧、陈威辰、王学莹、张斯洋、童涛、徐照松、肖莉、相里佳豪、雷强等。指导老师序易知微主持编写的这本《数字孪生世界白皮书》为数字化改革和区域经济发展提供了导览图，是各大企业数字化转型过程中的必备参考。陈为 浙江大学计算机学院教授从当前数字孪生项目布局情况来看，城市、水利、电力、交通、能源是目前数字孪生的主要研究应用领域。在高端装备、社会风险防控等方面也有探索性的研究开展。《数字孪生世界白皮书》通过对于数字孪生技术和行业解决方案的深度剖析和成果分享，为数字孪生应用在千行百业中落地生根提供借鉴，为产业发展提供了参考。邓贵德 中国特种设备研究院正高级工程师随着经济社会数字化转型的持续推进，数字孪生逐渐成为各界关注的热点。尤其是今年以来以数字孪生为核心技术的“元宇宙”概念的爆发式兴起，使得数字孪生技术得到了包括学术界、工业界等在内的多方重点关注。数字孪生技术打通了物理世界与数字世界的隔阂，实现了物理信息系统中的虚实融合，在智能制造、智能建造、智慧医疗、智慧城市等垂直行业广泛拓展，产生了智能运维、虚拟调试、异常诊断、风险预测、决策辅助、系统优化等诸多应用价值，已成为助力企业数字化转型、提高生产效率、促进数字经济发展的重要抓手。《数字孪生世界白皮书》聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，梳理了数字孪生技术基础设施发展情况，深入分析产业化元宇宙发展趋势，技术体系以及包括城市、工厂、流域、双碳等典型行业的应用场景，旨在为产业界在规划建设数字孪生世界时提供参考借鉴，助力数字孪生世界的技术演进和产业发展。杨秦敏 浙江大学控制科学与工程学院教授在企业数字化转型和政府数字化改革大背景下，数据分析带来的决策能力，已经变成每一个组织需要具备的核心能力。对于决策者来说，如何高效的看见和理解数据，并基于数据快速做出决策和指挥，也越来越成为一个基本要求。因此，数据分析的可视化逐渐成为普遍需求，由此进一步演进到数据孪生技术，构建和物理世界一一映射的数字孪生体，实时联动呈现相关的数据和分析，并在数字世界中可以反向操控物理世界的实体，这是在学术界和工业界正在兴起的数字化新技术。很高兴看到这本《数字孪生世界白皮书》的诞生，提供了很多数字孪生技术企业在工程实践中的探索，必将加速数字孪生技术趋势的发展。周伟华 浙江大学数据分析和管理国际研究中心主任前言《“十四五”国家信息化规划》《“十四五”数字经济规划》等文件均提出要强化数字孪生技术战略研究布局和技术融通创新。数字孪生最早主要应用于军工及航空航天领域，近年来持续向智能制造、智慧城市、智慧水利、智慧能源、智慧交通等垂直领域拓展，已成为助力企业数字化转型、实现城市可持续发展、促进数字经济发展的重要抓手。通过数字化提升城市运行效能，不断破解城市治理中的实际问题是提升城市治理水平的重要路径，而数字孪生技术作为优势技术集成突破的代表之一，已经成为产业、资本、政府各界高度关注和资源投入的焦点。数字孪生城市被视为智慧城市的升级版和必选项，进一步刷新了人们对于未来城市的想象空间。2022 年，数字孪生世界企业联盟联合数字孪生业内领域单位与专家，主持编写了《数字孪生世界白皮书（2022）》，聚焦数字孪生世界的关键技术、行业场景与应用发展，全面介绍了数字孪生知识体系、“V”模型数字孪生世界方法论，聚焦 5 大领域、汇集 15 个重点行业典型案例。旨在为产业界在规划建设数字孪生世界时提供参考借鉴，助力数字孪生世界技术演技和产业发展。《数字孪生世界白皮书（2023）》在 2022 版基础上深化技术创新，提出"技术+应用"双驱动模式，系统规划产业发展路径。白皮书涵盖五大板块，行业综述指出数字孪生呈多技术融合特征，但存在"有表无里"等实践痛点，强调"数智视融合，虚实人联动"将成为核心趋势；技术架构对比分析 B/S 与 C/S 体系优劣势，结合案例提出建设参考；核心技术提出七大能力体系，包括感知、数据治理、仿真推演等，支撑城市、工厂等场景深度应用；通过技术成果展示物联网、AI、GIS 等技术聚合创新，如易知微的渲染引擎、数字人插件等实践突破；五、行业应用聚焦园区、港口、水利等五大场景，结合政策与市场需求推动技术落地。全文通过理论剖析与实践案例结合，为数字孪生技术跨领域融合及产业化发展提供系统性指引。《数字孪生世界白皮书（2025）》在前两版的基础上深化数字孪生技术创新，推动“数字孪生+智能算法”的数字孪生智能应用建设，旨在通过白皮书为数字孪生产业发展提供借鉴与参考。本次白皮书系统梳理技术演进路径、核心能力建设及行业实践成果，数字孪生的核心在于通过数据驱动实现物理世界与虚拟世界的精准映射与动态交互。白皮书提出四大关键技术能力：物理感知与数据融合。整合 LiDAR、无人机、物联网等多源异构数据，构建高精度三维地质模型与实时监测网络，支持黄河流域泥沙冲淤分析、城市内涝预警等场景。高效建模与轻量化渲染。基于 3D Tiles 流式加载、ENU 坐标变换与 LRU 缓存技术，实现大规模倾斜摄影模型的秒级加载，突破 Web 端性能瓶颈。机理与数据双驱动。融合水动力模型、有限元分析等物理机理与 AI 算法（如 LSTM、强化学习），将洪水预测误差降至 3%以下，推演效率提升 20 倍。动态交互与智能决策。通过数字人、大语言模型（LLM）实现自然语言操控，支持应急指挥、设备运维等场景的智能响应。围绕复杂数据处理与孪生场景应用、机理模型与数据驱动模型、超大体量数据处理与实时渲染能力、自动化模型构建能力、大模型算法能力在数字孪生中的应用做了深度的技术剖析。同时，本白皮书围绕智慧城市、智慧水利、智能制造、智慧能源、智慧园区等场景，深度展现数字孪生技术的场景化价值。目录一、数字孪生核心技术：智能算法的融合应用................................................................ 1（一） 复杂数据处理与孪生场景应用................................