Foundations for Digital Twins

数字孪生在各个行业和领域中的日益依赖，带来了语义互操作性挑战。本体论是解决这些挑战的一种众所周知的策略，但是由于现象的复杂性，存在在本体表示层面重新引入互操作性挑战的风险。为了避免这样的问题，我们在常用核心本体论的背景下引入和捍卫数字孪生的特征，该本体论是广泛使用的基本形式本体论的扩展。我们提供了一组与数字孪生领域相关的定义和设计模式，重点介绍了数字孪生及其物理对应物的实例用例。通过这样做，我们为构建与数字孪生相关且连接的更复杂本体论内容提供了基础。

本论文试图解决数字孪生在不同领域面临的语义互操作性挑战，提出数字孪生的本体论表示方法，以避免重新引入本体表示层面的互操作性挑战。

本论文在基于常用核心本体论（Common Core Ontologies）的基础上，提供数字孪生的定义和设计模式，为数字孪生相关的本体论内容提供基础。

本论文提供了数字孪生相关的定义和设计模式，并通过使用案例来阐述数字孪生及其物理对应物的概念。此外，本论文还提供了基于常用核心本体论的数字孪生本体论表示方法，以避免在本体表示层面重新引入互操作性挑战。

近年来，数字孪生领域的研究逐渐增多。例如，Bosch等人在2019年的论文《Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems》中探讨了数字孪生在复杂系统中的应用，提出了数字孪生的概念和框架。另外，Zhang等人在2019年的论文《Digital twin driven prognostics and health management for complex equipment》中提出了一种基于数字孪生的复杂设备预测和健康管理方法。