日本数字孪生技术的发展应用

2023年6月，日本政府发布“统合创新战略2023”，从战略高度推动尖端技术研发，包括将网络空间与物理空间相结合，创造新价值。该战略旨在建设数字化社会，完善涵盖法人、土地、建筑物等信息的数据库，并加快修订《半导体和数字产业战略》，研发全光网络和后5G相关技术，推动国际标准化。通过构建数字孪生系统、研发模拟技术，应对自然灾害和基础设施老化等问题。近年来，数字孪生技术在日本的应用正在扩大，不仅在制造业中优化产品设计和生产过程，还在医疗领域为患者提供个性化诊治方案，在城市规划领域模拟交通流量、能源消耗等城市运行情况等有所助力。

制造设计：

日本的丰田公司正在使用数字孪生技术来优化其生产流程，通过创建工厂的虚拟模型来模拟生产线上的各种情况，从而提高效率并减少停机时间。三菱电机则利用数字孪生技术来改进产品设计和制造过程，通过实时监控设备状态来预测维护需求，以提高生产效率。

医疗保健:

NTT美国子公司及国立循环器病研究中心致力于开发用于再现心脏疾病的数字孪生技术，通过收集实验动物的数据，构建心脏疾病的虚拟模型，以便更好地理解疾病机制和测试新的治疗方法。大阪大学和NTT物性科学基础研究所这两家机构计划在2025年前建立可用于多个疾病研究的数字孪生模型，结合iPS细胞制作迷你脏器，以促进阿尔茨海默病和心力衰竭等多种疾病的个性化治疗研究。

城市治理：

横滨市作为日本智慧城市的典范之一，正在利用数字孪生技术来改善城市规划和管理。通过创建城市的三维数字模型，市政府能够更好地规划交通流量、能源使用和公共设施布局。东京都也在探索如何利用数字孪生技术来提升城市服务，例如通过模拟灾害发生时的情景，提前准备应对措施，确保市民的安全。东京都政府在“智能东京实施战略”中提出促进数字孪生以支持智能东京的实现，并实施了“东京都政府3D可视化示范项目”，目的是建立一个公私合作的数据平台，实现城市数字孪生的社会实施。此外，日本城市级数字孪生开放平台PLATEAU通过人流分析获得的数据将用于城市规划、道路维护、产业促进和旅游等领域的研究。此外，该平台还致力于将3D城市模型用于防灾政策，例如在东京23个区制作洪水淹没区的三维地图，并将其叠加在3D城市模型上，以提高防灾意识和灾害风险管理能力。

能源领域:

日本的电力公司正在采用数字孪生技术来优化电网管理和可再生能源的集成。通过模拟电力网络的行为，可以更有效地平衡供需，提高供电系统的稳定性和效率。

交通运输:

JR东日本等铁路公司正在利用数字孪生技术来监测和维护铁路基础设施，通过分析轨道和车辆的状态，预防事故并延长资产寿命。

科研教育:

多所日本高校和研究机构正积极参与数字孪生技术的研究与发展，推动该技术在教育和科研中的应用，如通过虚拟实验室增强学生的学习体验。

娱乐文化:

日本的一些历史遗迹和文化景点开始使用数字孪生技术来保存和展示文化遗产，为游客提供沉浸式的参观体验。

日本数字孪生行业的发展前景广阔，随着5G网络的普及和边缘计算技术的发展，数字孪生的实时性和准确性将得到大幅提升。这将使得数字孪生能够更好地服务于远程操作、自动化控制和智能决策，有望成为推动社会经济发展的新引擎。此外，日本政府对于数字化转型的支持也是推动行业发展的重要因素之一。政府的政策引导和资金支持将为数字孪生的研发和应用提供更多的机会。 

参考文献：

1、Project PLATEAU | The Initiative of Digital Twin in Japan[N]，日本国土交通省，https://www.mlit.go.jp/en/toshi/daisei/plateau_en_2.html

2、日本发布“统合创新战略2023”[N]，中国科学院科技战略咨询研究院，2023-11-20，http://www.casisd.cn/zkcg/ydkb/kjzcyzxkb/2023/zczxkb202308/202311/t20231120_6935004.html

3、丰田InfoTech实验室提出数字孪生汽车范式[N]，innovation4，2021-02-18，http://www.innovation4.cn/toutiao/024221-8818471751/

4、用数字孪生再现大脑与心脏疾病，有望实现个性化治疗[N]，客观日本，2023-04-05，https://www.keguanjp.com/kgjp_keji/kgjp_kj_smkx/pt20230405000002.html

5、数字孪生の东京︱破虚现幻在数字世界映射真实的东京都（序篇）[N]，搜狐，2023-02-02，https://news.sohu.com/a/636412648_121123925