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当前，以人工智能、数字孪生、工业互联网和大数据为代表的新一代信息技术正在深刻重塑产业形态、组织方式与工程实践范式。其中，人工智能赋予系统感知、分析、推理与决策能力，数字孪生则通过构建物理实体在虚拟空间中的高保真映射，实现对复杂对象全生命周期、全要素和全过程的建模、监测与优化。二者的深度融合，正在推动传统数字化技术由“可视化、可监测”向“可认知、可预测、可决策”跃迁，成为智能制造、智慧城市、能源系统、交通运输、医疗健康等领域的重要技术基础。

面对这一发展趋势，高校和行业亟需一本能够兼顾理论系统性、技术前沿性与工程实践性的教材，帮助读者准确理解人工智能与数字孪生融合发展的基本逻辑、关键技术与典型应用。本教材正是在这一背景下编写而成。全教材立足新工科人才培养需求，围绕“人工智能如何赋能数字孪生、数字孪生如何承载人工智能”这一主线，力图构建一个由基础认知到方法实现、再到系统应用与规范治理的完整知识体系。

本教材在内容组织上坚持循序渐进、理论联系实际的原则。首先从人工智能与数字孪生的基本概念、发展脉络与融合逻辑入手，帮助读者建立整体认知框架；随后围绕数据、模型、虚拟映射、交互机制与系统架构，系统阐述融合技术的核心支撑；在此基础上，进一步结合智能制造及跨行业典型场景，分析人工智能与数字孪生协同应用的实现路径与工程价值；最后，从伦理、安全、规范与未来趋势等角度，对该领域面临的现实挑战与演进方向进行讨论。通过这样的安排，读者不仅能够掌握相关理论与方法，还能够理解其在真实复杂系统中的应用边界与落地条件。

与传统教材相比，本教材力求体现以下几个特点：一是突出融合导向，不将人工智能与数字孪生割裂讲述，而是始终从系统协同的角度展开分析；二是突出工程导向，注重从复杂系统建模、数据闭环、智能决策和虚实协同等实际问题出发组织内容；三是突出实践导向，在章节中尽量融入典型场景、技术链路与应用思维，帮助读者形成面向实际问题的综合分析能力；四是突出规范导向，在关注技术创新的同时，强调数据安全、伦理责任与可信应用的重要性。