Что такое цифровые двойники и где их используют?

Что такое цифровой двойник?

Цифровой двойник — это цифровая (виртуальная) модель любых объектов, систем, процессов или людей. Она точно воспроизводит форму и действия оригинала и синхронизирована с ним.

Цифровой двойник нужен, чтобы смоделировать, что будет происходить с оригиналом в тех или иных условиях. Это помогает, во-первых, сэкономить время и средства (например, если речь идет о сложном и дорогостоящем оборудовании), а во-вторых — избежать вреда для людей и окружающей среды.

Официально термин «Цифровой двойник» впервые упоминается в отчете NASA о моделировании и симуляции за 2010 год. В нем говорится о сверхреалистичной виртуальной копии космического корабля, которая воспроизводила бы этапы строительства, испытаний и полетов.

Какими бывают цифровые двойники?

Существует несколько видов цифровых двойников:

• прототип — представляет собой виртуальный аналог реального объекта, который содержит все данные для производства оригинала;
• экземпляр — содержит данные обо всех характеристиках и эксплуатации физического объекта, включая трехмерную модель, и действует параллельно с оригиналом;
• агрегированный двойник — вычислительная система из цифровых двойников и реальных объектов, которыми можно управлять из единого центра и обмениваться данными внутри.

К примеру, на Ближнем Востоке технология цифрового двойника позволила «собрать» 20 нефтеперерабатывающих и нефтедобывающих предприятий компании ADNOC в единый диспетчерский пункт и унифицировать все процессы.

Какие задачи решают цифровые двойники?

• Провести тестовый запуск процесса или производственной цепочки быстро и без существенных вложений.
• Обнаружить проблему или уязвимость до того, как будет запущено производство или объект поступит в эксплуатацию.
• Повысить эффективность процессов или систем, отследив все сбои еще до старта.
• Снизить риски — в том числе финансовые, а также связанные с безопасностью для жизни и здоровья персонала.
  

Где применяют цифровых двойников?

Энергетика
Цифровые двойники применяют, чтобы оптимизировать работу электростанций, избежать сбоев в подаче электричества и рационально подойти к энергопотреблению.

ИТ-инфраструктура
Можно смоделировать как отдельное устройство или сервис, так и целую сеть, рассчитав предельные нагрузки и продумав защиту от киберугроз.

Строительство
С помощью цифровых двойников можно построить модель будущего здания или целого квартала и спрогнозировать, как оно впишется в среду, выдержит климатические условия и нагрузки на несущие конструкции.

Дизайн
Виртуальные 3D-модели предметов интерьера или декора помогают представить, как будет выглядеть объект, нужно ли что-то изменить в его форме, цвете и деталях.

Транспорт и логистика
С помощью цифровых двойников можно оптимизировать маршруты транспорта, работу технических служб и пассажиропотоки.

Космическая отрасль
С помощью цифровых двойников разрабатывают, тестируют и запускают космические корабли и целые программы.

Медицина
Цифровые двойники пациентов помогают сканировать жизненные показатели в режиме онлайн, подбирать наиболее эффективное лечение и проводить операции.