Cyfrowy bliźniak – wirtualne odzwierciedlenie rzeczywistości

Technologie związane z cyfrowym odwzorowaniem rzeczywistości znajdują zastosowanie w wielu dziedzinach. Połączenie świata wirtualnego i rzeczywistego daje ogromne możliwości rozwoju. Digital twin, bo o nim mowa, czyli cyfrowy bliźniak – to model matematyczny prawdziwego produktu, procesu i usługi.

Pomysł tworzenia wirtualnych modeli urządzeń wywodzi się z czasów pierwszych projektów amerykańskiej agencji kosmicznej NASA, w której tworzono repliki kapsuł kosmicznych służące do testowania montowanego w nich sprzętu i oprogramowania. Wraz z rozwojem narzędzi informatycznych pojawiła się możliwość przeniesienia modelu fizycznego do wirtualnej rzeczywistości. Obecnie tworzy się nie tylko model urządzeń, ale również modele całych skomplikowanych układów. Rozwój idzie nawet o krok dalej – powstają cyfrowe bliźniaki ludzi. Od 2016 r. w bazie WIPO pojawiło się ponad 5 tyś. zgłoszeń dotyczących tej technologii.

Ciekawe rozwiązania

W zgłoszeniu General Electric Company opublikowanym pod numerem WO2019005184 pt. „Methods and systems for generating a patient digital twin” opisano cyfrowego bliźniaka pacjenta, który zawiera strukturę danych utworzoną z kombinacji danych medycznych pacjenta, informacji genetycznej i informacji historycznej ułożonej w strukturze danych w celu utworzenia cyfrowej reprezentacji pacjenta. Dzięki cyfrowemu bliźniakowi informacje fizyczne i wirtualne mogą być przeglądane razem, dynamicznie i w czasie rzeczywistym. Zamiast czytać raport, lekarz może oceniać stan, postępy, możliwe leczenie itp. pacjenta.

Inne zgłoszenie patentowe tej samej firmy nr PCT/US2017/045752 pt. „Internet of Things associate” ujawnia rozwiązanie ułatwiające ocenę i dokonywanie prognoz np. silnika lotniczego. Na rzeczywistym urządzeniu umieszcza się grupę czujników, po czym za pomocą Internetu Rzeczy tworzy się cyfrowy model silnika. Dzięki takiemu rozwiązaniu można prognozować pozostały okres użytkowania takich złożonych i kosztownych urządzeń.

Z kolei w zgłoszeniu firmy Toyota nr. US20190384870 pt. „Digital twin for vehicle risk evaluation” przedstawiono sposób generowania cyfrowego bliźniaka pojazdu, który odpowiada stanowi i zachowaniu prawdziwego pojazdu, poprzez stałą aktualizację bliźniaka dzięki danym zarejestrowanym przez czujniki umieszczone na istniejącym w realnym świecie pojeździe oraz zachowania pojazdu w czasie eksploatacji. Powstający w ten sposób profil pojazdu staje się jego dynamicznym odzwierciedleniem, ponieważ jest stale aktualizowany w oparciu o dane pokładowe. Cyfrowy bliźniak buduje również profil zachowania kierowcy na podstawie jego zachowania. Rozwiązanie takie jest wykorzystywane przez firmy ubezpieczeniowe jako element profilu ubezpieczenia.

Siemens AG opracowało rozwiązanie pt. „Method for creating a digital twin of a room” (EP3291180) stosowane w dziedzinie technologii cyfrowych, w tym cyfrowej fabryki. W rozwiązaniu tym skanuje się w dwóch lub trzech wymiarach pomieszczenia, a następnie z tych częściowych obrazów tworzy się całościowy cyfrowy obraz budynku.

Doświadczenia pokazują, że cyfrowe bliźniaki zmieniają funkcjonowanie wielu przedsiębiorstw i zapewniają stały wgląd w stan urządzeń, przewidują ewentualne awarie oraz znacznie upraszczają i porządkują zarządzanie infrastrukturą. Warto zatem śledzić w ogólnodostępnych bazach patenty dotyczące tej technologii.