工程与科学计算实验室携“数字孪生技术”亮相第二十五届高交会

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第二十五届中国国际高新技术成果交易会(高交会)于2023年11月15日至19日在深圳会展中心举行。作为中国科技创新的重要平台之一，深圳高交会汇聚了国内外众多科技企业、创新产品和解决方案，展示了科技领域的最新发展和前沿技术。

中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称深圳先进院）数字所的工程与科学计算团队联合澳门大学应用数学中心团队，在本次高交会上展出了“数字孪生技术及其在精准医疗和智慧城市中的应用”项目，吸引了众多行业专家、企业代表和市民的广泛关注。

高交会“数字孪生技术”项目的墙报介绍

观众现场体验我们的数字孪生人系统

数字孪生是通过对物理世界的人、物和事进行数字化，形成物理维度上的实体和信息维度上的虚拟模型同生共存的场景。该技术基于物理规律，采用超级计算机进行数值模拟，结合混合现实(MR)等技术创建虚拟模型，对物理世界进行仿真、推演及规划。

深圳先进院工程与科学计算团队长期从事数字孪生相关的算法和软件研究，研发了多套面向医学、工业设计和智慧城市的高性能算法和软件。团队已成功研发出多套数字孪生系统原型，并利用虚拟现实和混合现实技术将数值模拟结果通过VR/AR/MR设备直观地呈现给用户，让观众拥有亲临其境的体验。为实现物理场的精准、快速模拟仿真，联合团队通过十余年的研发，在模型、算法和软件等方面攻克了多个难题，并在相关方向持续开展基础和应用研究，进一步提升系统的性能和准确性，并拓展其应用场景。

 

本次在高交会上展示了团队研发的两个典型数字孪生系统原型：

1. 数字孪生人：该系统基于CTA、MRI等医学影像数据，构建人体的骨头、血管、器官等三维个性化模型，通过物理仿真技术对人体内部的血液流动、组织结构的受力等物理现象进行模拟仿真，构建出一个“活”的数字人。为了将数字结果更加形象地呈现给观众，我们将数值结果放入混合现实设备HoloLens中，用户可以通过一些预定义的手势和动作与数字模型进行交互，深入患者身体内部进行查看，观察患病状况。该系统可用于相关疾病的诊断、评估和手术规划。例如，对冠状动脉狭窄所致冠心病患者的病情评估，目前临床上的“金标准”是通过将压力导丝深入到病变血管中测量相应的血流储备分数（狭窄病变远端和近端压力比值）来进行评估，该方法成本高且具有较大的风险。我们研发的数字孪生技术可以通过数值模拟的方式无创地获得该血流储备分数，且跟国内十余家医院合作，完成了数百例真实病例的临床验证，以临床测量的血流储备分数为金标准，数字孪生技术获得的血流储备分数与金标准之间的吻合度接近90%，达到了临床可用的准确性。

 

2. 城市仿真系统：该系统基于城市的几何模型，包括地形、建筑物等，通过物理仿真技术将城市的风场、污染物、温度等加入到城市数字模型中构建数字孪生城市，并通过虚拟现实（VR）眼镜将结果呈现给观众，让其拥有亲临其境的体验。该系统在城市规划、突发污染事件的应急及污染物的溯源、城市精细天气预报等领域具有广泛的应用。例如，当城市中某个地方突发污染物泄露，可以通过该系统结合气象条件对污染物在城市中的扩散情况进行快速精准的预报，为人员疏散方案的制定提供参考数据。

 

本次高交会的展出还获得了央广网、证券时报网等媒体的观众，同时也受到了一些政府领导的关注和肯定。

深圳市福田区文维副区长听取陈荣亮研究员介绍参展产品

福建省科技厅黄舒副厅长听取研究室陈荣亮研究员的汇报

研究室陈荣亮研究员向央广网记者介绍参展产品

央广网采访研究室闫争争博士

央广网采访研究室覃善林博士