面向关键任务应用的FPGA快速在线数字孪生
分布式、并行与集群计算
2025-12-23 v1
摘要
数字孪生通过维护物理系统持续更新的虚拟表示，实现实时仿真和预测建模。在关键任务应用中，例如空中碰撞避免，这些模型必须在线运行且具有极低延迟以确保安全。然而，在边缘设备上执行复杂的模型恢复（MR）流水线受到计算和内存带宽限制的制约。本文介绍了一个快速的、FPGA加速的数字孪生框架，该框架将关键神经组件（包括门控循环单元（GRU）和密集层）卸载到可重构硬件上以实现高效的并行执行。我们的系统实现了实时响应能力，运行速度比典型人类反应时间快五倍，并证明了在时间敏感、安全关键环境中，在边缘平台上部署数字孪生的实际可行性。
引用
@article{arxiv.2512.17942,
title = {Fast Online Digital Twinning on FPGA for Mission Critical Applications},
author = {Bin Xu and Ayan Banerjee and Sandeep K. S. Gupta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17942},
year = {2025}
}