Простое определение цифрового двойника - дубликат физического объекта в цифровом мире. Казалось бы, любой объект, представленный в виде данных, является двойником. Но не все так просто.
В каждый момент времени цифровой двойник должен соответствовать виртуальному представлению реального объекта (например, здания или промышленного предприятия). А любой объект в реальном мире, тем более сложный инженерный объект, постоянно меняется - материалы подвергаются воздействию окружающей среды, идет нагрузка на определенные области и узлы объекта, со временем меняется его производительность, качество и так далее.
Цифровому двойнику необходима надежная структура данных. Двойник становится «живым» образом реального объекта за счет использования датчиков, систем интернета вещей (IoT) и комплексного взаимодействия с источниками информации.
Ценность цифрового двойника в том, что с его помощью можно создать не просто отображение, а связь между физическим и цифровым мирами в каждый момент времени.
Данные, которые передаются от реального к виртуальному объекту/процессу, называются «цифровой тенью». От реального - к виртуальному, не наоборот. Это означает, что сама цифровая тень не позволяет моделировать ситуации, в которых реальный объект пока не эксплуатировался. Двойник должен накопить данные от реального объекта, обучиться на соответствующих программах и алгоритмах, и только потом моделировать возможные ситуации.
Данные, которые идут от виртуального аналога объекта в реальный мир, называют «цифровым импульсом».
Сценарии использования цифрового двойника различаются по сложности в зависимости от бизнес-целей. Можно выделить три сценария:
Мониторинг активов, то есть того, что уже есть. Для создания такого базового двойника, который можно назвать «виртуальным аналогом» реального объекта, дата-инженеры собирают актуальные данные об объекте (оперативные и исторические данные датчиков, данные технического обслуживания и т. д.). Затем они передают эту информацию в программное обеспечение двойника, в виртуальную модель объекта в облаке. Такие модели позволяют отслеживать физические активы и собирать данные о них для использования в будущем. На этом уровне двойник представляет собой не что иное, как базу данных.
Следующий уровень - «что, если». Вышеприведенный «базовый» двойник можно сделать более продвинутым, если научить моделировать ситуации на основе уже имеющихся данных. Это позволяет, например, экспериментировать с рабочими параметрами предприятия или процесса, чтобы найти оптимальную рабочую конфигурацию.
Совсем продвинутый уровень - системы с искусственным интеллектом. Двойник может быть оснащен алгоритмами машинного обучения, обучаться на данных, собранных с датчиков. Такие системы могут быстро выявлять отклонения, предлагать или предпринимать корректирующие действия, прогнозировать ситуацию на будущее.
Цифровой двойник можно определить как постоянно развивающийся виртуальный объект. Он отличается от традиционного CAD или BIM, и от привычного объекта в виртуальной реальности тоже, и он не просто еще одно решение для интернета вещей. Он и то, и другое. Его развитие основано на накоплении данных в режиме реального времени и в различных ситуациях. В соответствии с алгоритмами (в самом простом случае - сравнение текущих данных с идеальными) мы можем получить от двойника важную информацию о том, как себя чувствует реальный объект в настоящее время. Используя технологии искусственного интеллекта, цифровой двойник предупредит нас уже на этапе проектирования о возможных ситуациях с реальным объектом в будущем. Это, в свою очередь, может привести к нашим действиям в физическом мире, таким как изменение конструкции, технологического или производственного процесса.
Цифровой двойник может позволить компаниям получить полный цифровой образ своих продуктов от проектирования и разработки до конца жизненного цикла продукта. Это открывает новые возможности для понимания собственного продукта и связанных с ним технологических и производственных процессов.
О цифровых двойниках много говорят и пишут. Но пока еще того, полноценного двойника, отображающего свой реальный прототип, не существует. Вернее, он существует в том самом базовом варианте, и отчасти умеет моделировать ситуации на основе уже имеющихся данных. А создать умный цифровой двойник, предупреждающий об изменениях в реальном объекте, предлагающий варианты решений - нам еще предстоит. Возможно, вместе с вами.
#hi-tech #технологии #технологии будущего #цифровизация #инновации #наука и техника #наука и образование #it-технологии #будущее
Магистратура ВИШ МИФИ готовит специалистов в области цифровой трансформации жизни, цифровой трансформации экономики, цифровой трансформации технологии и индустрии.