數(shù)字孿生：打造福建設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)

吳晶晶 孫祥遠(yuǎn) 劉平

摘要：文章旨在破除現(xiàn)有的區(qū)域思維和專業(yè)局限，促進(jìn)福建數(shù)字孿生的發(fā)展，并建立有效的人才支持體系。通過(guò)將設(shè)計(jì)教育和技術(shù)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行多元互通和深度融合，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字孿生技術(shù)的教學(xué)和應(yīng)用。在傳統(tǒng)的產(chǎn)學(xué)研設(shè)計(jì)教育平臺(tái)基礎(chǔ)上，以協(xié)同創(chuàng)新和多學(xué)科互融為基礎(chǔ)，運(yùn)用高速發(fā)展的人工智能技術(shù)，培養(yǎng)新一代人才。通過(guò)上述方法，能夠更好地滿足新時(shí)代對(duì)設(shè)計(jì)人才的需求。通過(guò)打造產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)，可以促進(jìn)福建數(shù)字孿生的發(fā)展，建立起有效的人才支持體系。

關(guān)鍵詞：數(shù)字孿生 設(shè)計(jì)教育 多學(xué)科互融 新生態(tài) 人工智能

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2023）19-0081-03

Abstract：The article aims to break the existing regional thinking and professional limitations，promote the development of Fujians digital twin，and establish an effective talent support system. Through the multi-communication and deep integration of design education and technology industry，the teaching and application of digital twin technology will be further strengthened. On the basis of the traditional industry-university-research design education platform，based on collaborative innovation and multi-disciplinary integration，it uses the rapidly developing artificial intelligence technology to cultivate a new generation of talents. Through the above methods，the demand for design talents in the new era can be better met. By creating a new ecology of industry-university-research，the development of digital twins in Fujian can be promoted and an effective talent support system can be established.

Keywords：Digital twin Design education Multidisciplinary integration New ecology Artificial intelligence

引言

福建數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研設(shè)計(jì)教育及技術(shù)產(chǎn)業(yè)的多元互通與深度融合，是培養(yǎng)新時(shí)代人才的關(guān)鍵一步。2021年，福建省“十四五”科技創(chuàng)新發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃明確提出要推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合[1]。新時(shí)代、新要求對(duì)制造型企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提出了新的任務(wù)、新的目標(biāo)、新的挑戰(zhàn)。2022年數(shù)字福建工作要點(diǎn)中指出，要打造數(shù)字新基建，培育一批多層次工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)[2]。其中，在技術(shù)變革的大背景下，建立融通創(chuàng)新的產(chǎn)學(xué)研機(jī)制，是實(shí)現(xiàn)未來(lái)數(shù)字化企業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。同時(shí)，“十三五”期間的研發(fā)投入，使得福建高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展指數(shù)、科技創(chuàng)新環(huán)境指數(shù)和公民具備科學(xué)素質(zhì)比例位居全國(guó)前列，這為產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新平臺(tái)提供了環(huán)境和技術(shù)條件。

本文基于福建省現(xiàn)有的制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展優(yōu)勢(shì)，聯(lián)系數(shù)字孿生技術(shù)，分析在“十四五”規(guī)劃下，建立產(chǎn)學(xué)研融通創(chuàng)新機(jī)制，以探索“福建式”數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研設(shè)計(jì)教育平臺(tái)的新道路，從而使得制造產(chǎn)業(yè)加速演進(jìn)數(shù)字化、智能化的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。

一、探索數(shù)字孿生：科技與設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研的融合之路

產(chǎn)學(xué)研合作的本質(zhì)是科技、教育與經(jīng)濟(jì)的有機(jī)結(jié)合。這種合作模式已經(jīng)成為推動(dòng)國(guó)家科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要手段。我國(guó)的產(chǎn)學(xué)研合作發(fā)展經(jīng)歷了從“產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合”到“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”，再到“產(chǎn)學(xué)研用緊密結(jié)合”的三個(gè)發(fā)展階段。2016年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化法》和《促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化行動(dòng)方案》，明確了加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作的重要性，提出了鼓勵(lì)產(chǎn)學(xué)研合作的政策措施，包括鼓勵(lì)企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)建立合作機(jī)制，支持科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化和推廣等[3]。2018年，國(guó)家印發(fā)了《高技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)學(xué)研合作專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃》，提出了加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作的具體措施，包括支持高校和科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)開展聯(lián)合攻關(guān)，鼓勵(lì)企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)共建研發(fā)機(jī)構(gòu)等[4]。以上政策的出臺(tái)和實(shí)施，為產(chǎn)學(xué)研合作的發(fā)展提供了政策支持和保障，促進(jìn)了科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，也為福建省工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作提供了更廣闊的發(fā)展空間和政策基礎(chǔ)。

在國(guó)家政策的支持下，福建省政府出臺(tái)了一系列政策措施，積極推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作。2019年，福建省印發(fā)了《福建省產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)條例》，明確了福建省對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作的支持和推動(dòng)。該條例提出了產(chǎn)學(xué)研合作的目標(biāo)和原則，明確了各方的權(quán)利和義務(wù)，為福建省工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作提供了法律保障和政策指導(dǎo)[5]。這既鼓勵(lì)了企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)建立合作機(jī)制，也鼓勵(lì)了企業(yè)投入更多的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，支持科技成果轉(zhuǎn)化和推廣。

在政策的支持下，福建省一批優(yōu)秀的高校和科研機(jī)構(gòu)，包括福州大學(xué)、廈門大學(xué)、福建師范大學(xué)等，在材料科學(xué)、機(jī)械工程、電子信息等領(lǐng)域取得了一定的科研優(yōu)勢(shì)。福建省的工業(yè)發(fā)展也取得了較快的進(jìn)展，機(jī)械、電子信息等產(chǎn)業(yè)逐漸壯大，為福建工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作提供了廣闊的市場(chǎng)和應(yīng)用空間，推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)與智能制造、云計(jì)算等技術(shù)的融合，形成數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的生產(chǎn)模式，推動(dòng)福建省制造業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展。

而隨著數(shù)字孿生技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的企業(yè)開始應(yīng)用數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量和效率。這就需要有足夠的數(shù)字孿生技術(shù)人才來(lái)支撐這一發(fā)展。適應(yīng)新時(shí)代的數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)，可以提供更加專業(yè)和系統(tǒng)化的數(shù)字孿生技術(shù)人才培養(yǎng)體系，以滿足企業(yè)和產(chǎn)業(yè)對(duì)數(shù)字孿生技術(shù)人才的需求，提高福建省制造業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力，為福建省經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入新的動(dòng)力。

二、新技術(shù)新需求：福建數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研發(fā)展的優(yōu)勢(shì)與問(wèn)題

數(shù)字孿生，是一種物理實(shí)體的虛擬映射，能夠?qū)崿F(xiàn)物理實(shí)體或流程的實(shí)時(shí)數(shù)字化鏡像。它通過(guò)結(jié)合數(shù)據(jù)分析，利用信息化手段提高工業(yè)制造效率，實(shí)現(xiàn)工業(yè)運(yùn)行優(yōu)化，高效管理物理實(shí)體[6]。而對(duì)于福建來(lái)講，在數(shù)字孿生學(xué)習(xí)、研究和生產(chǎn)的發(fā)展上，是具有一定優(yōu)勢(shì)的。

第一，地理優(yōu)勢(shì)。福建地理位置優(yōu)越，可通往廈門、福州和泉州等重要港口。這促進(jìn)了貨物的進(jìn)出口并促進(jìn)了國(guó)際貿(mào)易。而在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，信息化技術(shù)的應(yīng)用使供應(yīng)鏈管理發(fā)生了巨大變化，流程需要以消費(fèi)者為導(dǎo)向且具有高度靈活性[7]。

第二，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。福建擁有多元化的工業(yè)基礎(chǔ)，制造業(yè)穩(wěn)健，在電子、紡織、機(jī)械、石化等行業(yè)具有優(yōu)勢(shì)。這為在制造過(guò)程中實(shí)施數(shù)字孿生技術(shù)提供了機(jī)會(huì)，以優(yōu)化生產(chǎn)、提高效率并降低成本。福建還建立了福建自貿(mào)區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)等多個(gè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。這些區(qū)域?yàn)閺氖卵邪l(fā)的公司提供激勵(lì)、基礎(chǔ)設(shè)施和支持，為數(shù)字孿生相關(guān)的研究和項(xiàng)目提供有利的環(huán)境[8]。

第三，技術(shù)優(yōu)勢(shì)。福建在信息和通信技術(shù)（ICT）基礎(chǔ)設(shè)施方面進(jìn)行了大量投資。這包括高速互聯(lián)網(wǎng)連接、先進(jìn)的電信網(wǎng)絡(luò)和廣泛的寬帶覆蓋，這對(duì)于數(shù)字孿生技術(shù)的實(shí)施和使用至關(guān)重要。 福建也一直在積極推廣人工智能（AI）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)。這些技術(shù)與數(shù)字孿生應(yīng)用密切相關(guān)，為該領(lǐng)域的研發(fā)提供了技術(shù)優(yōu)勢(shì)[9]。

第四，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。福建擁有電子、鞋類、食品加工、旅游等產(chǎn)業(yè)集群。這些集群促進(jìn)了協(xié)作、知識(shí)共享和創(chuàng)新，為不同行業(yè)的數(shù)字孿生應(yīng)用創(chuàng)造了一個(gè)有利的生態(tài)系統(tǒng)。與此同時(shí)，福建當(dāng)?shù)卣恢敝С之a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。它們提供政策、資金和資源，推動(dòng)數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)融合，進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。

第五，學(xué)科優(yōu)勢(shì)。福建擁有多家研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)和技術(shù)學(xué)院。這些機(jī)構(gòu)提供計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程和信息技術(shù)等領(lǐng)域的專業(yè)課程，為數(shù)字孿生研究和開發(fā)提供人才庫(kù)和學(xué)術(shù)專業(yè)知識(shí)。 這些特點(diǎn)共同增強(qiáng)了福建作為數(shù)字孿生生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和研究中心的潛力，促進(jìn)了該地區(qū)的創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和技術(shù)進(jìn)步。

然而，福建省想要基于這些優(yōu)勢(shì)有效地發(fā)展數(shù)字孿生，需要應(yīng)對(duì)許多挑戰(zhàn)。其中包括定義清晰的藍(lán)圖、建立靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)以及數(shù)字孿生人才教育。數(shù)字孿生藍(lán)圖應(yīng)該明確數(shù)字孿生的類型、順序、能力、所有權(quán)和治理結(jié)構(gòu)，以確保與業(yè)務(wù)目標(biāo)和戰(zhàn)略保持一致。數(shù)字孿生數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，需要明確動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的建模目標(biāo)，結(jié)合產(chǎn)品動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、屬性和規(guī)模特征[10]。數(shù)字孿生人才不僅要具備數(shù)據(jù)、算法和模型的技術(shù)知識(shí)，還要具備跨領(lǐng)域、跨界的思維和溝通能力，能夠應(yīng)用數(shù)字孿生解決真正的問(wèn)題和創(chuàng)造價(jià)值[11]。這就要求福建數(shù)字孿生要緊緊依憑福建省所特有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，合理運(yùn)用數(shù)據(jù)資源與實(shí)際場(chǎng)景。

目前在工業(yè)設(shè)計(jì)人才教育方面，福建高校缺乏有效的培養(yǎng)和考核，人才從“0”到“1”的過(guò)程，需要企業(yè)花費(fèi)大量時(shí)間和金錢成本。要解決這個(gè)問(wèn)題，政策是首要。面對(duì)新的數(shù)字革命特點(diǎn)，必須依托自主創(chuàng)新體系的建立，以及教育體系的高質(zhì)量重構(gòu)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才來(lái)完善落實(shí)科教興國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施路徑 [12]。為了建立一個(gè)適應(yīng)時(shí)代的數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)，需要國(guó)家和地方在政策上提供支持和建立長(zhǎng)期機(jī)制以促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研密切合作。具體來(lái)說(shuō)，需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計(jì)思維兼并的人才培養(yǎng)的全面融合，打破學(xué)科間的壁壘，構(gòu)建共同的課程大綱，并增加平臺(tái)實(shí)踐項(xiàng)目的比例。因此，產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)溝通和協(xié)商，以消除深化數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研人才培養(yǎng)體系中的障礙，保證設(shè)計(jì)人才的持續(xù)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，并結(jié)合技術(shù)知識(shí)支持?jǐn)?shù)字孿生的發(fā)展。

三、設(shè)計(jì)智慧連通：數(shù)字技術(shù)賦能產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)

2023年，人工智能在全球風(fēng)靡，生活生產(chǎn)方式正在發(fā)生著悄然巨變。人工智能時(shí)代下，設(shè)計(jì)與技術(shù)結(jié)合的必要性日益凸顯。從目前的趨勢(shì)來(lái)看，人工智能將在設(shè)計(jì)行業(yè)的工作流程方面發(fā)揮重要作用。

在此背景下，福建數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)需要高素質(zhì)的設(shè)計(jì)人才，以滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求和挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)高等教育的培養(yǎng)模式已經(jīng)無(wú)法滿足這些需求。因此，需要探索更具實(shí)效性、針對(duì)性和靈活性的全新產(chǎn)學(xué)研生態(tài)，以打破現(xiàn)行人才培養(yǎng)思路的局限性。在新時(shí)代的設(shè)計(jì)發(fā)展情況下，依舊存在著許多新生問(wèn)題，如先進(jìn)技術(shù)同步率差、缺少社會(huì)商業(yè)視野、忽略技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)的支持以及產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目的實(shí)踐過(guò)程不完整、不徹底等。

為了更好地培養(yǎng)助力科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的設(shè)計(jì)人才，和具有商業(yè)思維和大局事業(yè)的未來(lái)改革者，福建需要打造一個(gè)有利于高素質(zhì)設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)和發(fā)展的產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)。打造產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)應(yīng)該更加注重實(shí)踐操作，強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研三方協(xié)同創(chuàng)新，以更好地滿足智能制造業(yè)和企業(yè)實(shí)際需求。打造產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)應(yīng)該注重多元化發(fā)展，根據(jù)不同的行業(yè)需求和人才特點(diǎn)，重視學(xué)科交叉和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，培養(yǎng)跨界人才和創(chuàng)新能力，引入多學(xué)科的教學(xué)資源，打破學(xué)科壁壘，建立工業(yè)4.0時(shí)代的人才溫室。同時(shí)注重智能時(shí)代下的新教育方式，注重先進(jìn)技術(shù)的教育實(shí)踐。在新時(shí)代新技術(shù)新的發(fā)展方向到來(lái)之際，不僅要“從上往下”學(xué)習(xí)先進(jìn)院校教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，更要“從下往上”走出符合福建省自己的，設(shè)計(jì)發(fā)展的新道路。

第一，互通互動(dòng)——數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研三方協(xié)同創(chuàng)新

數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)在校企聯(lián)合的設(shè)計(jì)教育中扮演著重要橋接作用，是雙方相互學(xué)習(xí)與借鑒的一種有效途徑。福建省產(chǎn)學(xué)研一般運(yùn)行模式是由產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)通過(guò)共同的項(xiàng)目合作，將各自的資源和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)相互之間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，以達(dá)到更好的研究成果和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。產(chǎn)業(yè)界提出需求和問(wèn)題，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)等環(huán)節(jié)引入數(shù)字孿生技術(shù)，并提供數(shù)據(jù)支持；學(xué)術(shù)界開展基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究，在教育教學(xué)中培養(yǎng)數(shù)字孿生相關(guān)人才，并提供人才支持；科研機(jī)構(gòu)開展前沿探索和應(yīng)用示范，在項(xiàng)目合作中推進(jìn)數(shù)字孿生技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，并提供專家支持。學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)通過(guò)將研究成果進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移，將技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用；產(chǎn)業(yè)界可以與學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)合作，為企業(yè)引進(jìn)高素質(zhì)的人才，同時(shí)也可以提供產(chǎn)業(yè)界實(shí)踐的機(jī)會(huì)和資源；產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究機(jī)構(gòu)可以共享各自的資源，包括人才、設(shè)備、技術(shù)和資金等，以便更好地完成研究和項(xiàng)目任務(wù)，為學(xué)生和研究人員提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為產(chǎn)業(yè)界提供技術(shù)支持和解決方案。從而為數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)打下需求基礎(chǔ)、技術(shù)基礎(chǔ)、資源基礎(chǔ)和項(xiàng)目基礎(chǔ)，進(jìn)一步促進(jìn)人才溫室的建立。

第二，科技映射——工業(yè)4.0時(shí)代的人才溫室

設(shè)計(jì)創(chuàng)新不但需要設(shè)計(jì)思維和設(shè)計(jì)技能，對(duì)未來(lái)的時(shí)代科技發(fā)展也有一定的了解。這意味著掌握大量的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是信息技術(shù)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要保證。數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)在協(xié)同創(chuàng)新打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)下，建立福建數(shù)字孿生特有的多學(xué)科融合的工業(yè)4.0時(shí)代的人才溫室。人才溫室將數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用需要與傳統(tǒng)的實(shí)際產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景相結(jié)合，與各學(xué)科研究領(lǐng)域相結(jié)合，通過(guò)數(shù)據(jù)采集、模型構(gòu)建、模擬計(jì)算、優(yōu)化分析等步驟，致力于對(duì)不同領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行深入研究，如基于福建地域優(yōu)勢(shì)的物流供應(yīng)鏈，多元化工業(yè)制造等，探索數(shù)字孿生技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，以實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生技術(shù)在工業(yè)制造、建筑設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)化工、物流供應(yīng)等不同領(lǐng)域的應(yīng)用。在實(shí)踐探索的同時(shí)，可以幫助設(shè)計(jì)人才聚焦數(shù)字孿生技術(shù)的前沿研究，讓設(shè)計(jì)者更好地了解技術(shù)，設(shè)計(jì)未來(lái)。

人才溫室將提供全方位的數(shù)字孿生技術(shù)培訓(xùn)，如基礎(chǔ)知識(shí)、行業(yè)中的應(yīng)用案例分析、應(yīng)用中的問(wèn)題解決方法和技巧、數(shù)字孿生技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿技術(shù)。從構(gòu)建數(shù)字孿生模型，到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流程優(yōu)化，再到生產(chǎn)周期跟蹤、故障診斷和預(yù)測(cè)等實(shí)際應(yīng)用，為人才提供真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景和多樣化的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。這樣的實(shí)踐環(huán)境推動(dòng)了多學(xué)科交叉和數(shù)字孿生技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的深度融合。在這個(gè)過(guò)程中，不同學(xué)科的人才能相互了解數(shù)字孿生技術(shù)在不同行業(yè)、領(lǐng)域和應(yīng)用場(chǎng)景中的作用，更好地理解數(shù)字孿生技術(shù)的原理和應(yīng)用，掌握數(shù)字孿生技術(shù)的操作技能。

同時(shí)，在新生態(tài)的帶動(dòng)下建立產(chǎn)學(xué)研數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)多學(xué)科交叉和項(xiàng)目實(shí)踐不斷更新。該數(shù)據(jù)庫(kù)開放了與數(shù)字孿生技術(shù)相關(guān)的視頻影像、開發(fā)資源、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、模型庫(kù)、代碼庫(kù)等，涵蓋了數(shù)字孿生技術(shù)從研究到教學(xué)、再到實(shí)踐的各個(gè)方面。數(shù)據(jù)庫(kù)以開源、共享、開放式課程、實(shí)驗(yàn)室開放等多種方式滿足不同用戶的需求。學(xué)生和教師可以免費(fèi)獲取課程和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，而研究人員和開發(fā)者可以獲取開源代碼和模型庫(kù)。不僅如此，數(shù)據(jù)庫(kù)還是一個(gè)匯聚各類人才的、開放共享、互動(dòng)合作的數(shù)字孿生技術(shù)社區(qū)。社區(qū)通過(guò)舉辦講座、研討會(huì)和競(jìng)賽等多樣化的活動(dòng)形式，吸引國(guó)外知名高校和企業(yè)和不同學(xué)科的人才參與其中，從而提供國(guó)際化的學(xué)習(xí)和交流機(jī)會(huì)。在此基礎(chǔ)上建立獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，激勵(lì)用戶進(jìn)行數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用探索和技術(shù)方法上的創(chuàng)新。

與此同時(shí)，與官方機(jī)構(gòu)合作，共同推動(dòng)數(shù)字孿生技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，建立數(shù)字孿生技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)估體系，為數(shù)字孿生技術(shù)的推廣和應(yīng)用提供參考，提高數(shù)字孿生技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的普及程度和應(yīng)用效果。

第三，智領(lǐng)未來(lái)——人工智能技術(shù)引領(lǐng)福建數(shù)字孿生發(fā)展

在人工智能的浪潮下，“技術(shù)+設(shè)計(jì)”是數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研生態(tài)打造目標(biāo)人才的核心理念，旨在實(shí)現(xiàn)技術(shù)和設(shè)計(jì)之間的深度融合，共同提升彼此的能力水平。這種融合不只是技術(shù)知識(shí)和設(shè)計(jì)思維的交叉，同時(shí)也是一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，它不再只關(guān)注單一的項(xiàng)目研究，而是充分利用現(xiàn)代技術(shù)，將技術(shù)和設(shè)計(jì)緊密結(jié)合起來(lái)。人工智能能夠在不斷探索和研究的過(guò)程中，將實(shí)際項(xiàng)目跟隨時(shí)代變化及時(shí)作出改變，避免缺乏縱向研究等缺陷。

具體來(lái)講，人工智能技術(shù)（AI）可以被廣泛應(yīng)用于數(shù)字孿生項(xiàng)目相關(guān)的參與人員的思維培養(yǎng)與技術(shù)提升，提高人員綜合素質(zhì)，節(jié)省培養(yǎng)成本并帶有可持續(xù)性、及時(shí)性、協(xié)同性等多種優(yōu)點(diǎn)。

第一，在人工智能的時(shí)代下，通過(guò)自動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)（AutoML），利用AI技術(shù)向參與人員傳授機(jī)器學(xué)習(xí)基本原理和方法的工具，包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、特征工程、模型選擇、超參數(shù)調(diào)整和模型評(píng)估等。參與人員可以利用AutoML工具為各種任務(wù)和領(lǐng)域創(chuàng)建和部署機(jī)器學(xué)習(xí)模型，例如分類、回歸、聚類或推薦，并且可以學(xué)習(xí)如何解釋和評(píng)估他們的模型結(jié)果和性能，以及如何使用反饋和迭代來(lái)改進(jìn)它們的功能。

第二，使用AI的概念設(shè)計(jì)也可以被用來(lái)向參與人員傳授概念設(shè)計(jì)的過(guò)程和技術(shù)，例如構(gòu)思、生成、評(píng)估和優(yōu)化。AI的概念設(shè)計(jì)工具可以用來(lái)創(chuàng)建和探索滿足其要求和約束的最佳設(shè)計(jì)方案。參與人員還可以學(xué)習(xí)如何使用各種標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)，來(lái)評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案。使用AI的概念設(shè)計(jì)可以幫助參與人員使用生成AI開發(fā)他們的創(chuàng)造力和創(chuàng)新技能。

第三，利用多模態(tài)學(xué)習(xí)，向參與人員傳授多模態(tài)數(shù)據(jù)集成和分析的概念和方法，例如數(shù)據(jù)融合、特征提取、表示學(xué)習(xí)和跨模態(tài)對(duì)齊。參與人員可以使用多模式學(xué)習(xí)工具，利用多干收集到的豐富且互補(bǔ)的信息，還可以學(xué)習(xí)如何將多模態(tài)的各種技術(shù)和應(yīng)用運(yùn)用到實(shí)踐中去。

第四，自然語(yǔ)言處理的AI可用于向參與人員講授自然語(yǔ)言處理和生成的原理和應(yīng)用，例如標(biāo)記化、嵌入、注意機(jī)制、轉(zhuǎn)換器架構(gòu)和預(yù)訓(xùn)練。參與人員也可以使用改進(jìn)的語(yǔ)言建模工具，為各種目的和領(lǐng)域生成自然語(yǔ)言文本，例如市場(chǎng)調(diào)查、演示文稿或營(yíng)銷活動(dòng)。參與人員還可以學(xué)習(xí)如何使用自然語(yǔ)言處理技術(shù)來(lái)理解和分析大量文本數(shù)據(jù)。當(dāng)然，自然語(yǔ)言處理功能還可以作為一個(gè)對(duì)話對(duì)象，幫助參與人員拓展各方向的知識(shí)與能力。

人工智能提供了向參與人員傳授新技能和知識(shí)的機(jī)會(huì)。參與人員可以通過(guò)合理使用AI工具來(lái)解決各種任務(wù)和挑戰(zhàn)，并在一定程度上提高他們的創(chuàng)造性和創(chuàng)新能力，拓展他們的思維和理解能力。從突破學(xué)科界限的角度來(lái)看，AI作為一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域，吸收了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、心理學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，通過(guò)合理地使用AI，使得信息和知識(shí)交流的成本不斷降低，這讓參與者們?cè)诮涣鲗W(xué)習(xí)中了更多的機(jī)會(huì)和便利。

總的來(lái)說(shuō)，基于相互協(xié)同、多學(xué)科融合和人工智能時(shí)代下的產(chǎn)學(xué)研新生態(tài)，要把培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時(shí)代的科學(xué)技術(shù)型設(shè)計(jì)人才作為最終目的。時(shí)代的發(fā)展離不開人的努力和進(jìn)步，而新生態(tài)的建立正為時(shí)代所需求的人才提供了機(jī)會(huì)和成長(zhǎng)空間，能夠幫助人們更好地理解和掌握這些新興技術(shù)，幫助人們提高效率、創(chuàng)造力和理解力，從而更好地適應(yīng)并引領(lǐng)時(shí)代的技術(shù)進(jìn)步，推動(dòng)了智慧產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)利益謀求契機(jī)，產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

結(jié)語(yǔ)

在數(shù)字時(shí)代下，培養(yǎng)技術(shù)與設(shè)計(jì)兼并的人才是滿足數(shù)字孿生技術(shù)發(fā)展需求的重要任務(wù)。而面對(duì)時(shí)代發(fā)展浪潮下帶來(lái)的人才培養(yǎng)新要求新問(wèn)題，我們需要從以下幾個(gè)方面入手：

第一，結(jié)合福建省實(shí)施的《福建省產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)條例》和福建產(chǎn)學(xué)研的現(xiàn)狀，以及國(guó)務(wù)院鼓勵(lì)企業(yè)與高校、科研機(jī)構(gòu)建立合作機(jī)制的政策，分析福建數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)的發(fā)展?fàn)顩r。第二，分析新時(shí)代下數(shù)字孿生技術(shù)的價(jià)值與對(duì)設(shè)計(jì)人才的新要求和相關(guān)企業(yè)也學(xué)校合作的案例，總結(jié)福建省發(fā)展數(shù)字孿生優(yōu)勢(shì)，探索福建“技術(shù)+設(shè)計(jì)”人才培養(yǎng)體系和創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系的有效實(shí)施方案，共同摸索出培養(yǎng)技術(shù)與設(shè)計(jì)兼并的人才策略。第三，分析數(shù)字孿生企業(yè)、學(xué)校和研究機(jī)構(gòu)的運(yùn)行模式，思考“技術(shù)+設(shè)計(jì)”人才培養(yǎng)的實(shí)施策略，結(jié)合人工智能時(shí)代先進(jìn)技術(shù)，打破學(xué)科壁壘，建立起福建數(shù)字孿生產(chǎn)學(xué)研密切合作的技術(shù)溝通與設(shè)計(jì)思維培養(yǎng)平臺(tái)，為福建制造產(chǎn)業(yè)及創(chuàng)新型企業(yè)培養(yǎng)技術(shù)知識(shí)與設(shè)計(jì)思維兼并的人才，為促進(jìn)福建智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。▃

基金項(xiàng)目：本論文為福建省科技廳創(chuàng)新戰(zhàn)略研究項(xiàng)目：構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研深度融合的數(shù)字孿生智能制造創(chuàng)新平臺(tái)體系研究（項(xiàng)目編號(hào)：2022R0017）；福建省專業(yè)學(xué)位研究生優(yōu)秀教學(xué)案例（專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫(kù)項(xiàng)目）：集思廣益存匠心：數(shù)字孿生助力XXX 集團(tuán)智能設(shè)計(jì)升級(jí)（項(xiàng)目編號(hào)：00489054）；福建省社會(huì)科學(xué)基金基礎(chǔ)研究項(xiàng)目：設(shè)計(jì)介入的閩域非物質(zhì)文化遺產(chǎn)創(chuàng)新生態(tài)研究（項(xiàng)目編號(hào)：FJ2022B104）階段性成果之一；中國(guó)民間藝術(shù)研究院個(gè)人項(xiàng)目課題：基于創(chuàng)新設(shè)計(jì)的民族圖案移動(dòng)端交互式進(jìn)化設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用研究（項(xiàng)目編號(hào)：22MJYSG05）

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