前沿研究丨一种连接材料基因组工程数据库与集成智能制造的新型数据标识编码( 四 ) 本文选自中国工程院院刊《E

图4 云平台示意图，展示了DID编码介导的数字孪生创新/制造范式，为自发跟踪CPSPP设计和发现程序铺平了道路。 IMTD：智能制造技术数据
图5所示的是一种由一系列构建单元（意义段）组成的通用DID格式，该格式与国际和国家标准中使用的标识符的经典格式一致，如ISO/IEC 29168-1:2000 、 GB/T 27766–2011、GA/T 543.2–2011、GM/ T 0006–2012、GJB 7365–2011、SL 325–2014 ， SL 607–2018、WS 363.2–2011和QX/T 39–2005 。在这里，每个构建单元均由大写字母和数字组成，没有符号，并且可以从成熟的云平台构建或转换。例如，智能制造技术数据（IMTD）服务平台已使用的DID原则已经被考虑，并集成到我们正在开发的平台（www.MGE-TriD.com）中。此外，每个构建单元的总长度不受限制，这遵循了ISO/IEC 10646国际标准中通用编码字符集格式。基于这些规则，本研究提出的DID具有灵活性，便于在各种云平台之间进行扩展和共享。因此，传统的二维码，包括汉信码（Hanxin Code）、龙贝（Lots Perception Matrix, LP）码、快速反应（Quick Response, QR）码、网格矩阵（Grid Matrix, GM）码和数据矩阵（Data Matrix, DM）码，可以被智能手机或特定机器构造并精确识别和解码。将这些二维码作为一组与其云平台链接的数据指纹，可以自动跟踪 CPSPP工作流过程中的进度和更新。
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图5 根据现有的国际、国家和组织标准，展示的DID编码的推荐构造规则示意图。 OID：对象标识符；ID：标识符；LP：龙贝；QR：快速反应；GM：网格矩阵；DM：数据矩阵
此外， DID编码不仅在云平台上提供数据指纹或一组数据的记录，而且还支持构建I3M核心的未来技术，包括先进材料、大数据分析、云计算、工业互联网和移动设备（图6）。
DID编码将改善ICME时代数字孪生设计范式中HCS、HPS、CPS的交互。例如，数据驱动的智能ICME强调先进技术，如增材制造、机器学习和大数据分析（或数据挖掘）。这些技术可以被认为是多尺度建模和基于模拟的材料和系统设计在航空和运输业中的催化剂。机器学习正受到越来越多的关注，并且在先进材料的发现和设计过程中，无论是在时间效率还是在预测精度方面都取得了巨大的进步。虚拟现实和增强现实不仅增强了人机交互，而且为数字和现实世界中的协同工作奠定了基础。在传统的可传承智能制造（I2M）中， “可传承”指的是数字孪生设计范式的一个新特点，即核心技术、通用模型或基本原理不会随着时间或其他更新或变化而改变。
正如华为技术有限公司在2019年的白皮书中称，集成化、智能化和可传承性（I3）功能被认为是未来基于数字云平台的三大基本功能。一方面，我们提出的构建DID编码的原则与云平台的数据指纹或数据记录类似，这符合I3 的特性，可以为I3M服务。另一方面，可传承的特性体现了材料发现、设计和制造中的材料基因的原始理念。相信所有这些成果和进步都会降低制造成本，提高产品质量。
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【前沿研究丨一种连接材料基因组工程数据库与集成智能制造的新型数据标识编码】图6 有助于I3M的10项关键技术。蓝色突出显示的技术可能涉及DID 编码。
（二）基于云技术的标准系统
最后，有必要强调的是，与材料信息学相关的数字标准对于机器学习算法、数据挖掘和人工智能的发展以及材料创新、发现和设计的加速至关重要。例如， NIST 正在开发若干面向制造系统技术和两个颠覆性制造领域（即机器人系统和增材制造）的测量标准。图7给出了中国大数据和物联网系统标准的框架，这将是I3M的基础。值得期待的是，我们提出的数据标识编码标准有望成为这两个标准体系的一部分。下一代科学标准的构建正在进行，这将改变我们对未来生力军的培养和训练。
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图7 中国提出的大数据和物联网系统标准框架。 ITOM：信息技术运营管理；RFID：射频识别；QoS：服务质量
四、结论
本文简要介绍了设计时代ICME数字孪生设计范式的几种观点，并提出了一种由一组构建单元组成的通用 DID格式，且该格式与国际和国家标准中使用的经典标识符格式一致。本文所提出的DID具有灵活性，便于在各种云平台之间进行扩展和共享。值得一提的是，建立 MGE云平台的主要目的是发现新型先进材料的协同应用。这个平台上的所有研究人员可以实时在全球范围内合作。一方面，我们提出的构建DID编码的原则与I3 特性相一致，可以为I3M服务；另一方面，支持未来有助于I3M的技术，包括高级材料、大数据分析、云计算、工业互联网和移动设备，可以改善HCS、HPS和CPS之间的相互作用。遗传特征起源于材料发现、设计和制造过程中“材料基因组”的原始概念。由于我们提出的构建DID编码的原则可作为I3M云平台上数据记录的指纹，因此可以期待，这些原则可能会被融入或整合进中国的大数据和物联网标准体系。