Čo sú digitálne dvojčatá? Keď sa čierne zrkadlo stáva realitou

Báli ste sa pri sledovaní Black Mirror? Premýšľali ste o budúcnosti s obavami? Máme pre vás správu – existuje technológia, ktorá by vás mala prinútiť premýšľať. Nereálny svet Black Mirror sa stáva realitou. Poďme sa porozprávať o digitálnych dvojníkoch.

Digitálne dvojníky – obsah:

1. Čo je digitálny dvojník?
2. Aké sú hlavné typy digitálnych dvojníkov?
3. Aký je rozdiel medzi digitálnymi dvojníkmi a simuláciou?
4. Hlavné oblasti aplikácie digitálnych dvojníkov
5. Výhody digitálnych dvojníkov pre priemysel
6. Budúce aplikácie digitálnych dvojníkov
7. Hrozby a obavy

Čo je digitálny dvojník?

Digitálny dvojník je model vo virtuálnej realite, ktorý je navrhnutý tak, aby odrážal iný fyzický objekt, ktorý existuje v reálnom svete. Digitálny dvojník je presná kópia objektu, nie len obrázok alebo schéma, ani simulácia objektu, ale replika, ktorá odráža všetky vlastnosti objektu. Replika alebo digitálny koncept, ktorý obsahuje informácie o reálnom objekte, môže byť vytvorený a existovať ako objekt sám o sebe a byť trvalo prepojený s jeho fyzickým modelom.

To všetko znamená, že koncept digitálnych dvojníkov obsahuje tri hlavné prvky: reálny priestor s reálnym objektom, virtuálny priestor s virtuálnymi objektmi a spojenie medzi nimi, ktoré umožňuje neustály tok informácií medzi virtuálnym priestorom a reálnym priestorom.

Myšlienka využitia technológie digitálnych dvojníkov bola prvýkrát predstavená v roku 1991 v publikácii s názvom Zrkadlové svety: alebo deň, keď softvér vloží vesmír do krabice od odborníka na počítače z Yale Davida Gelerntera. V publikácii Gelernter tvrdí, že presné reprezentácie sveta prístupné prostredníctvom obrazovky počítača budú dostupné pre každého v blízkej budúcnosti. Vo svojej vízii budú ľudia schopní interagovať s obrazmi rovnakým spôsobom, akým interagujú s realitou, ktorú zažívajú každý deň. Gelernter predpovedá, že počítače budú používané inak a vysvetľuje, ako je možné postaviť repliku sveta s technológiami dneška.

Koncept digitálnych dvojníkov bol tiež vyvinutý profesorom Michaelom Grievesom, ktorý je považovaný za prvého, kto aplikoval túto myšlienku v oblasti výroby. Predstavil koncept v roku 2002 na podujatí venovanom riadeniu životného cyklu produktu. Pôvodne sa koncept nazýval Model zrkadlových priestorov. Jeho články a publikácie chvália dokonalosť a použiteľnosť digitálnych produktov, ktoré nie sú len ťažko rozlíšiteľné od svojich reálnych modelov a sú skvelé na testovanie a simulačné účely.

Technológia digitálnych dvojníkov však nie je taká nová, ako sa zdá. NASA používala technológiu digitálnych dvojníkov už v 60. rokoch počas svojich vesmírnych misií, keď boli vesmírne lode replikované na Zemi a používané na testovanie a výskum. Samotný termín „digitálne dvojníky“, ako ho chápeme dnes, použil špecialista NASA John Vickers v roku 2010.

Aké sú hlavné typy digitálnych dvojníkov?

Existuje niekoľko typov digitálnych dvojníkov, ale hlavný rozdiel je v oblasti alebo hĺbke aplikácie, preto môžeme hovoriť o: dvojníkoch častí, dvojníkoch aktív, systémových dvojníkoch alebo procesných dvojníkoch. Dvojníky častí sú veľmi základné, malé dvojníky pracovných komponentov. Dvojníky aktív sa používajú pre takzvané aktíva, ktoré sú tvorené z dvoch samostatných komponentov pracujúcich spolu. Dvojníky aktív umožňujú pozorovanie a meranie dvoch komponentov v akcii.

Systémové dvojníky sú na ďalšej úrovni zložitosti. Tieto dvojníky replikujú celé fungujúce systémy a umožňujú študovať väčšie fyzické objekty. Procesné dvojníky odrážajú prácu obrovských systémov, ako sú továrne alebo iné veľké štruktúry. Procesné dvojníky pomáhajú pozorovať zložitú interakciu a umožňujú synchronizáciu prvkov na dosiahnutie najvyššej možnej efektívnosti prevádzky.

Aký je rozdiel medzi digitálnymi dvojníkmi a simuláciou?

Koncepty simulácií a digitálnych dvojníkov sa niekedy používajú v súvislosti s rovnakými digitálnymi objektmi, ale sú to rôzne veci a základné koncepty sú odlišné. Simulácia sa zvyčajne vytvára na platforme ako CAD softvér alebo iný a nemusí mať žiadny vzťah k žiadnemu reálnemu fyzickému objektu.

Digitálny dvojník, naopak, musí byť vytvorený v spojení s reálnym fyzickým objektom. Celý proces vytvárania digitálnych dvojníkov je založený na reálnych údajoch súvisiacich s objektom. Digitálna replika je prepojená s reálnym objektom prostredníctvom IoT senzorov a získava údaje v reálnom čase, čo znamená, že údaje sú neustále aktualizované. Tok informácií medzi digitálnym dvojníkom a objektom je obojsmerný. Výsledky procesov, ktoré sa v digitálnych dvojníkoch vyskytujú, môžu byť použité späť s reálnym, pôvodným objektom.

Hlavné oblasti aplikácie digitálnych dvojníkov

Vytváranie digitálnych dvojníkov je stále veľmi nákladné a pracné a v súčasnosti je používanie digitálnych dvojníkov obmedzené na určité oblasti. Používajú sa rozsiahlo v oblastiach ako:

• Mestské plánovanie

Digitálne dvojníky miest a obcí môžu ukázať realistické priestorové údaje v 3D a 4D systémoch. Aplikácia dvojníkov umožňuje konzistentnejšie mestské plánovanie prostredia. V súčasnosti sa čoraz viac miest rozhoduje pripojiť sa k Šanghaju a Singapuru a vytvoriť svoje dvojníky. Všetky údaje sú dostupné v reálnom čase, takže to výrazne zlepšuje všetky operácie súvisiace s návrhom ulíc, budov a dopravných systémov. Väčšina nových miest, ktoré sa v poslednej dobe budujú na Blízkom východe, má svoje digitálne dvojníky vytvorené súčasne.

• Automobilový priemysel

Druhá veľmi dôležitá aplikácia digitálnych dvojníkov sa nachádza v automobilovom priemysle. Automobily majú zložitú štruktúru, ktorá zahŕňa mnoho systémov, ktoré musia spolupracovať bez rizika poruchy. Digitálne dvojníky pomáhajú zvýšiť výkon a efektivitu vozidiel. V prípade automobilov, ktoré fungujú s podporou AI, digitálne dvojníky umožňujú včasnú kontrolu platnosti prognóz.

• Zdravotná starostlivosť

Na začiatku všetky digitálne dvojníky používané v oblasti zdravotnej starostlivosti boli repliky produktov a zariadení. V súčasnosti sa koncept digitálneho dvojníka v zdravotnej starostlivosti aplikuje na pacientov, ktorí potrebujú diagnostiku a monitorovanie. Plne personalizované modely pacientov sa vytvárajú. Tieto repliky umožňujú uchovávanie a sledovanie parametrov životného štýlu. Digitálne dvojníky celej populácie umožnia väčšie hľadanie vzorov.

• Priemysel výroby

Digitálne dvojníky ukazujú fungovanie objektu počas celého jeho životného cyklu. Prvá aplikácia technológie digitálnych dvojníkov bola v oblasti výroby. Všetky zložité produkty môžu byť vyrábané s využitím digitálnych dvojníkov a tie môžu byť využité v každej fáze výroby.

• Elektrárne

Digitálne dvojníky pomáhajú nastaviť harmonogram pre také obrovské, zložité entity ako elektrárne. Všetky druhy veľkých motorov a turbín musia byť pravidelne udržiavané a ich prevádzka silne závisí od cyklických procesov, ktoré musia byť riadené poriadne, aby zostali v prevádzke. Digitálne dvojníky sa tu zdajú byť nepostrádateľné.

Výhody digitálnych dvojníkov pre priemysel

• Redukcia rizika

Zdravie a bezpečnosť zamestnancov, ako aj životného prostredia, môžu byť chránené používaním softvéru digitálnych dvojníkov. Obchodné ciele môžu byť udržiavané prostredníctvom zníženia nehôd počas výrobného procesu. S technológiou digitálnych dvojníkov je oveľa jednoduchšie vyhnúť sa nákladným prestojom.

• Kvalita produktov

Vďaka lepšiemu prehľadu, ktorý poskytujú simulácie vykonávané prostredníctvom technológie digitálnych dvojníkov, môžu spoločnosti zlepšiť kvalitu svojich produktov a prispôsobiť ich v reálnom čase, keď sa objaví potreba.

• Náklady na údržbu sú nižšie

Digitálne dvojníky poskytujú spoločnosti predpovede týkajúce sa celého procesu výroby. To im umožňuje naplánovať opravy alebo zmeny dielov skôr, než sa niečo pokazí.

Budúce aplikácie digitálnych dvojníkov

Neexistuje žiadny limit pre budúce aplikácie digitálnych dvojníkov. V súčasnosti digitálne dvojníky sa stále učia svoje nové zručnosti, ale množstvo peňazí investovaných a množstvo kognitívnej sily sa každoročne exponenciálne zvyšuje. Dnes sa trh digitálnych dvojníkov rozširuje hlavne v niekoľkých vedúcich sektoroch, ako sú výroba, automobilový priemysel, letectvo, energia, zdravotná starostlivosť a logistika, ale predpokladá sa, že jeho budúci rozvoj pokryje všetky možné oblasti ľudskej činnosti.

• Inteligentné mestá

Hlavným dôvodom pre vedcov, ktorí chcú vytvoriť digitálne dvojníky pre mestá a obce, sú emisie uhlíka, ktoré generujú obrovské mestské štruktúry. Odhaduje sa, že mestá produkujú približne 70% uhlíka a spotrebujú viac ako dve tretiny svetovej energie. Očakáva sa, že mnohé mestá, ako Miami, New York, San Diego a Jakarta, spolu so značnou plochou pôdy v Číne a Indii, budú do roku 2050 pod vodou.

Udržateľnejšie plánovanie mestského rozvoja a lepšia kontrola nad časom a zdrojmi, ktoré používa stavebný priemysel (v súčasnosti veľmi neefektívny), môžu pomôcť znížiť plytvanie energiou a emisie uhlíka do atmosféry. Digitálne dvojníky miest sú riešením problému – môžu pomôcť optimalizovať všetky procesy urbanizácie, ako sú návrh, plánovanie, výstavba a každodenné riadenie. Digitálne dvojníky môžu znížiť plytvanie energiou pochádzajúcou z nedostatočne izolovaných, starých budov, ako aj znížiť emisie pochádzajúce z neefektívneho dopravného toku.

V súčasnosti prebieha mnoho mestských projektov po celom svete. Tieto mestá ešte nemajú svoje digitálne dvojníky, ale je to na ceste, ak vlády a miestne štáty očakávajú, že ich budú bezchybne udržiavať. Rozsah projektu je obrovský – väčšina veľkých miest sa snaží stať sa inteligentnými skôr či neskôr. Ministerstvo bývania a mestských záležitostí vlády Indie vybralo 100 miest, ktoré sa majú stať inteligentnými do roku 2023. Štáty a vláda sú hlavnými investormi a iniciátormi projektu indických inteligentných miest. Očakáva sa, že všetky inteligentné indické mestá umožnia účasť inteligentných ľudí prostredníctvom využívania ICT (nástroje založené na mobilných technológiách).

Čína má vyšší počet projektov inteligentných miest v prevádzke – takmer 500. Existuje 100 vedúcich miest, medzi ktorými sú najznámejšie na zozname ako Peking, Šanghaj, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu a Wuhan. Väčšina z nich je stále vo výstavbe, ale očakáva sa, že Čína bude prvou krajinou na Zemi, ktorá bude v budúcnosti plne inteligentná.

Niektoré z najväčších inteligentných miest sa nachádzajú v Spojených štátoch, a to sú New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami a Minneapolis. Londýn a Dubaj sa tiež stávajú inteligentnými, podobne ako Paríž, Jakarta, Melbourne, Barcelona a Tchaj-pej. Ako vidíme, väčšina najväčších miest sa snaží stať sa inteligentnými v najbližšej budúcnosti, a všetky z nich budú nakoniec mať svoje digitálne dvojníky.

• Planéta a poľnohospodárstvo

Na ďalšiu kontrolu emisií oxidu uhličitého sa vyvíja dvojník Zeme. Uvádza sa, že digitálny dvojník by mal pomôcť predpovedať zmeny klímy a predpovedať dôsledky takýchto zmien. Projekt sa začal v polovici roku 2021 a očakáva sa, že potrvá najmenej desať rokov. Na konci bude navrhnutý plný, vysoko presný digitálny model Zeme. Replika Zeme má za cieľ reprezentovať všetky procesy, ktoré sa vyskytujú na povrchu Zeme. Potraviny, voda a energia budú monitorované prostredníctvom tohto dvojníka.

Niektoré z riešení súvisiacich s digitálnymi dvojníkmi sa už používajú v poľnohospodárstve na zvýšenie produkcie plodín, ako sú kukurica, pšenica a sója. Senzory monitorujú počasie a kvalitu pôdy. Prírodné javy, ako sú tornáda, povodne a suchá, predstavujú riziko pre potravinovú bezpečnosť, presné predpovede poskytované technológiou digitálnych dvojníkov môžu byť riešením pre poľnohospodárstvo.

• Digitálne dvojníky ľudí

Digitálny svet inteligentných digitálnych miest môže potrebovať digitálnych ľudských obyvateľov, aby prosperoval. Ľudia môžu mať svoje digitálne dvojníky a technológia už umožňuje vytváranie takýchto entít. Očakáva sa, že digitálne dvojníky ľudí, ktorí budú viesť digitálny život, sa začnú používať pred koncom desaťročia, čo je dosť skoro. Očakáva sa, že tieto digitálne dvojníky budú myslieť a učiť sa z reálnych modelov – ľudí.

Hrozby a obavy

Digitálne dvojníky ľudí môžu byť užitočné pre zamestnávateľov, podniky a spoločnosti, ale bude to rovnako prospešné pre jednotlivých ľudí? Môže sa ukázať, že je to veľmi neetické a škodlivé pre ľudské interakcie. Digitálne dvojníky ľudí, ktoré sa naučia potrebné zručnosti, môžu nahradiť ľudí a urobiť ich nadbytočnými. Zamestnávatelia sa môžu rozhodnúť zamestnať digitálneho človeka namiesto skutočnej osoby, čo je len pochopiteľné, ak porovnáme náklady na život oboch bytostí.

Koniec slobody a voľnej vôle. Medzi chválami funkcií digitálnych dvojníkov miest sú aj také, ktoré nemusia byť pre ľudí vôbec prospešné. Hovorí sa, že vlády alebo iné riadiace subjekty môžu byť schopné kontrolovať všetky životne dôležité aspekty života v mestskom priestore. Digitálny dvojník bude schopný kontrolovať tok dopravy – čo znamená, že niekto nemusí byť schopný cestovať tam, kde chce, a kontrolovať teplotu miestností a vody používané v bytoch občanov – čo znamená, že už nemusíte mať dlhé sprchy.

Množstvo moci a kontroly, ktoré technológia digitálnych dvojníkov poskytuje neznámym, nepredvídateľným autoritám, ktoré budú riadiť naše mestá, je nadmerné a nebezpečné – existuje milión spôsobov, ako potrestať neposlušných jednotlivcov, len manipuláciou s bezprostredným prostredím osoby (nedostatok prístupu k službám, obmedzené množstvo zdrojov, obmedzená schopnosť cestovať).

     

Skutoční ľudia môžu byť nútení žiť v malých, uzavretých priestoroch, bez prístupu k prírode alebo iným živým bytostiam. Keďže maloobchodné spoločnosti plánujú presunúť sa do virtuálnej reality, nákupy sa budú realizovať aj prostredníctvom virtuálnych médií. Zdá sa, že niektorí z hlavných dizajnérov technológie digitálnych dvojníkov zabudli, že nakupovanie nie je len o získavaní tovaru, ale má viac spoločného s: socializáciou, zábavou a osviežením pre myseľ.

V súčasnosti existujú živé príklady inteligentných miest, ktoré môžu byť analyzované v súvislosti s etickými a slobodnými otázkami. Peking je chválený za svoj platobný systém, ktorý umožňuje bezhotovostnú existenciu po celom meste – budú všetci občania sveta nútení mať inteligentné zariadenie? Guangzhou nahradilo ID karty smartfónmi – systém je plne funkčný, ale umožňuje väčšie množstvo kontroly nad jednotlivými občanmi, než bolo kedykoľvek možné. Ľudia kritizujúci vládu už nemajú šancu skryť sa v Guangzhou.

Najdôležitejšia otázka o digitálnych dvojníkoch reálneho priestoru (mestá, Zem, objekty) a digitálnych dvojníkoch ľudí sa týka spojenia medzi človekom a jeho replikou, ktoré je potrebné pre celý proces – bude to smartfón alebo iné zariadenie. Zmena na digitálnu realitu sa zdá byť nevyhnutná pre niektoré oblasti ľudskej existencie, ale technológia digitálnych dvojníkov je veľmi energeticky náročná. Nemali by sme sa pýtať, či sú všetky aplikácie technológie digitálnych dvojníkov naozaj nevyhnutné vo všetkých aspektoch nášho života a kto presne chce profitovať z toho, že ľudské prototypy žijú s mysliteľnými dvojníkmi v nejakom nereálnom, neprirodzenom a plne kontrolovateľnom svete?

Ak sa vám náš obsah páči, pridajte sa k našej komunite usilovných včiel na Facebooku, Twitteri, LinkedIn, Instagrame, YouTube, Pinterest.