Hvad er digitale tvillinger? Når Black Mirror bliver en realitet

Var du bange for at se Black Mirror? Har du tænkt på fremtiden med bekymring? Vi har en besked til dig – der er en teknologi, der bør få dig til at tænke. Den uvirkelige verden af Black Mirror bliver en realitet. Lad os tale om digitale tvillinger.

Digitale tvillinger – indholdsfortegnelse:

1. Hvad er en digital tvilling?
2. Hvad er de vigtigste typer af digitale tvillinger?
3. Hvad er forskellen mellem digitale tvillinger og simulation?
4. Hovedanvendelsesområder for digitale tvillinger
5. Fordele ved digitale tvillinger for industrien
6. Fremtidige anvendelser af digitale tvillinger
7. Trusler og bekymringer

Hvad er en digital tvilling?

En digital tvilling er en model i virtuel virkelighed, der er designet til at afspejle et andet fysisk objekt, der eksisterer i den virkelige verden. Den digitale tvilling er en nøjagtig kopi af et objekt, ikke bare et billede eller et skema, eller ikke engang en simulation af objektet, men en kopi, der afspejler alle funktioner af objektet. Kopien eller det digitale koncept, der indeholder information om det virkelige objekt, kan oprettes og eksistere som objektet på egen hånd og være permanent knyttet til sin fysiske model.

Alt dette betyder, at konceptet med digitale tvillinger indeholder tre hovedelementer: det virkelige rum med det virkelige objekt, det virtuelle rum med virtuelle objekter, og forbindelsen mellem dem, der muliggør en konstant informationsstrøm mellem det virtuelle rum og det virkelige rum.

Idéen om at bruge teknologien til digitale tvillinger blev først introduceret i 1991 i publikationen med titlen Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox af Yale computer ekspert David Gelernter. I publikationen argumenterer Gelernter for, at nøjagtige repræsentationer af verden, der er tilgængelige gennem computerskærmen, vil være tilgængelige for alle i den nære fremtid. I sin vision vil folk være i stand til at interagere med billeder på samme måde, som de interagerer med den virkelighed, de oplever hver dag. Gelernter forudser, at computere vil blive brugt anderledes og forklarer, hvordan det er muligt at bygge en kopi af verden med nutidens teknologier.

Konceptet med digitale tvillinger blev også udviklet af professor Michael Grieves, som krediteres for den første anvendelse af idéen i fremstillingen. Han præsenterede konceptet i 2002 ved en begivenhed dedikeret til Product Life Management. Oprindeligt blev konceptet omtalt som Mirrored Spaces Model. Hans artikler og publikationer roser perfektionen og anvendeligheden af digitale produkter, der ikke kun er umulige at skelne fra deres virkelige modeller, men også er gode til test- og simuleringsformål.

Men teknologien til digitale tvillinger er ikke så ny, som den ser ud til. NASA har allerede brugt digital tvillingeteknologi i 1960’erne under deres rumfartsmissioner, da rumfartøjer blev replikeret på jorden og brugt til test og forskning. Selve termen “digitale tvillinger”, som vi forstår det i dag, blev brugt af NASAs specialist John Vickers i 2010.

Hvad er de vigtigste typer af digitale tvillinger?

Der er flere typer af digitale tvillinger, men den vigtigste forskel ligger i området eller dybden af anvendelse, derfor kan vi tale om: del-tvillinger, aktiv-tvillinger, system-tvillinger eller proces-tvillinger. Del-tvillinger er meget grundlæggende, små tvillinger af arbejdskomponenter. Aktiv-tvillinger bruges til såkaldte aktiver, der dannes af to separate komponenter, der arbejder sammen. Aktiv-tvillinger muliggør observation og måling af de to komponenter i aktion.

System-tvillinger er på næste niveau af kompleksitet. Disse tvillinger replikerer hele fungerende systemer og muliggør studiet af større fysiske objekter. Proces-tvillinger afspejler arbejdet i enorme systemer som fabrikker eller andre store strukturer. Proces-tvillinger hjælper med at observere komplicerede interaktioner og muliggør synkronisering af elementer for at opnå den højeste mulige drifts effektivitet.

Hvad er forskellen mellem digitale tvillinger og simulation?

Begreberne simulationer og digitale tvillinger bruges nogle gange i forbindelse med de samme digitale objekter, men de er forskellige ting, og de underliggende koncepter er forskellige. Simulation oprettes normalt på en platform som CAD-software eller andet og den behøver ikke at have nogen relation til noget virkeligt fysisk objekt.

En digital tvilling, derimod, skal oprettes i forbindelse med det virkelige fysiske objekt. Hele processen med at skabe digitale tvillinger er baseret på virkelige data relateret til objektet. Den digitale kopi er knyttet til det virkelige objekt gennem IoT-sensorer og får realtidsdata, hvilket betyder, at data konstant opdateres. Informationsstrømmen mellem den digitale tvilling og objektet er tovejs. Resultaterne af processer, der forekommer i digitale tvillinger, kan bruges tilbage med det virkelige, originale objekt.

Hovedanvendelsesområder for digitale tvillinger

Oprettelsen af digitale tvillinger er stadig meget dyrt og arbejdskrævende, og i øjeblikket er brugen af digitale tvillinger begrænset til bestemte områder. De bruges i vid udstrækning inden for områder som:

• Byplanlægning

Digitale tvillinger af byer kan vise realistiske rumdata i 3D- og 4D-systemer. Anvendelsen af tvillinger muliggør en mere konsekvent byplanlægning af miljøet. I øjeblikket beslutter flere og flere byer at følge Shanghai og Singapore og skabe deres tvillinger. Alle data er tilgængelige i realtid, så det forbedrer i høj grad alle operationer relateret til design af gader, bygninger og transportsystemer. De fleste af de nye byer, der for nylig er blevet bygget i Mellemøsten, har deres digitale tvillinger oprettet samtidig.

• Bilindustrien

Den anden meget vigtige anvendelse af digitale tvillinger finder vi i bilindustrien. Biler har en kompliceret struktur, der involverer mange systemer, der skal arbejde sammen uden risiko for brud. Digitale tvillinger hjælper med at øge ydeevnen og effektiviteten af køretøjer. I tilfælde af biler, der kører med støtte fra AI, muliggør digitale tvillinger en tidlig kontrol af gyldigheden af prognoser.

• Sundhedspleje

Oprindeligt var alle digitale tvillinger, der blev brugt i sundhedssektoren, replikaer af produkter og udstyr. I øjeblikket anvendes konceptet med digitale tvillinger i sundhedspleje på patienter, der skal diagnosticeres og overvåges. Fuldstændigt personaliserede modeller af patienter opbygges. Disse replikaer muliggør opbevaring og sporing af livsstilsparametre. Digitale tvillinger af hele befolkningen vil muliggøre større mønstergenkendelse.

• Fremstillingsindustrien

Digitale tvillinger viser funktionen af objektet gennem hele dets livscyklus. Den allerførste anvendelse af digital tvillingeteknologi var i fremstillingen. Alle komplicerede produkter kan produceres ved hjælp af digitale tvillinger, og disse kan anvendes på alle stadier af produktionen.

• Kraftværker

Digitale tvillinger hjælper med at fastlægge tidsplanen for så store, komplekse enheder som kraftværker. Alle former for store motorer og turbiner skal vedligeholdes regelmæssigt, og deres drift afhænger stærkt af cykliske processer, der skal styres ordentligt for at holde dem i drift. Digitale tvillinger synes at være uundgåelige her.

Fordele ved digitale tvillinger for industrien

• Risiko reduktion

Helbredet og sikkerheden for medarbejdere samt for miljøet kan beskyttes ved brug af software til digitale tvillinger. Forretningsmål kan opretholdes gennem reduktion af ulykker under produktionsprocessen. Med digital tvillingeteknologi er det meget lettere at undgå dyre nedetider.

• Produktkvalitet

Med den bedre indsigt, der gives af simulationer kørt gennem digital tvillingeteknologi, kan virksomheder forbedre kvaliteten af deres produkter og tilpasse dem i realtid, når behovet opstår.

• Vedligeholdelsesomkostningerne er lavere

Digitale tvillinger giver virksomheden forudsigelser relateret til hele produktionsprocessen. Dette gør det muligt for dem at planlægge reparationer eller ændringer af dele, før noget går i stykker.

Fremtidige anvendelser af digitale tvillinger

Der er ingen grænse for fremtidige anvendelser af digitale tvillinger. I øjeblikket lærer digitale tvillinger stadig deres nye færdigheder, men mængden af penge, der investeres, og mængden af kognitiv kraft stiger hvert år eksponentielt. I dag vokser markedet for digitale tvillinger hovedsageligt i flere førende sektorer som fremstilling, bilindustri, luftfart, energi, sundhedspleje og logistik, men det forventes, at dens fremtidige udvikling vil dække alle mulige områder af menneskelig aktivitet.

• Smarte byer

Den primære årsag til, at forskere ønsker at skabe digitale tvillinger for byer, er kulstofemissionen, der genereres af enorme bystrukturer. Det er blevet anslået, at byer producerer cirka 70% af kulstof og forbruger mere end to tredjedele af verdens energi. Det forventes, at mange byer som Miami, New York, San Diego og Jakarta, sammen med et betydeligt areal i Kina og Indien, vil være under vand i 2050.

En mere bæredygtig planlægning af byudvikling og bedre kontrol over tid og ressourcer, der bruges af byggebranchen (som i øjeblikket er meget ineffektiv), kan hjælpe med at reducere spild af energi og kulstofemissioner til atmosfæren. Digitale tvillinger af byer er løsningen på problemet – de kan hjælpe med at optimere alle processer i urbanisering såsom design, planlægning, konstruktion og daglig ledelse. Digitale tvillinger kan reducere spild af energi fra dårligt isolerede, gamle bygninger samt sænke emissionen fra den ineffektive trafikflow.

I øjeblikket er der mange byprojekter over hele verden i gang. Disse byer har endnu ikke deres digitale tvillinger, men det er der, der kommer, hvis regeringer og lokale stater forventer at opretholde dem fejlfrit. Omfanget af projektet er enormt – de fleste af de store byer sigter mod at blive smarte før eller siden. Ministeriet for Bolig og Byanliggender i Indiens regering har udvalgt 100 byer til at blive smarte inden 2023. Staterne og regeringen er de største investorer og initiatorer af projektet for indiske smarte byer. Alle smarte indiske byer forventes at tillade deltagelse af smarte mennesker gennem brug af IKT (mobilbaserede værktøjer).

Kina har et højere antal smarte byprojekter i drift – næsten 500. Der er 100 førende byer, med de mest kendte på listen som Beijing, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu og Wuhan. De fleste af dem er stadig under konstruktion, men det forventes, at Kina vil være det første af landene på Jorden, der bliver fuldt smart i fremtiden.

Nogle af de største smarte byer ligger i USA, og disse er New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami og Minneapolis. London og Dubai bliver også smarte, ligesom Paris, Jakarta, Melbourne, Barcelona og Taipei. Som vi ser, sigter de fleste af de største byer mod at blive smarte i den nærmeste fremtid, og alle vil have deres digitale tvillinger til sidst.

• Jorden og landbruget

For yderligere kontrol over emissionen af kuldioxid udvikles tvillingen af Jorden. Det er angivet, at den digitale tvilling skal hjælpe med at forudsige ændringer i klimaet og forudsige konsekvenserne af sådanne ændringer. Projektet startede i midten af 2021, og det forventes, at det vil køre i mindst ti år. I slutningen vil den fulde, meget præcise digitale model af Jorden blive designet. Replikaen af Jorden sigter mod at repræsentere alle processer, der forekommer på Jordens overflade. Mad, vand og energi vil også blive overvåget gennem denne tvilling.

Nogle af løsningerne relateret til digitale tvillinger anvendes allerede i landbruget for at øge produktionen af afgrøder som majs, hvede og soja. Sensorerne overvåger vejret og kvaliteten af jorden. Naturlige begivenheder som tornadoer, oversvømmelser og tørke udgør en risiko for fødevaresikkerheden, og nøjagtige forudsigelser leveret af digital tvillingeteknologi kan være løsningen for landbruget.

• Menneskelige digitale tvillinger

En digital verden af smarte digitale byer kan have brug for digitale menneskelige indbyggere for at trives. Mennesker kan have deres digitale tvillinger, og teknologien tillader allerede oprettelsen af sådanne enheder. Digitale tvillinger af mennesker, der vil føre et digitalt liv, forventes at blive taget i brug inden udgangen af årtiet, hvilket er ret snart. Disse digitale tvillinger forventes at tænke og lære fra virkelige modeller – mennesker.

Trusler og bekymringer

Digitale tvillinger af mennesker kan være nyttige for arbejdsgivere, virksomheder og selskaber, men ville det være lige så gavnligt for enkeltpersoner? Det kan vise sig at være meget uetisk og skadelig for menneskelige interaktioner. Menneskelige digitale tvillinger, der vil lære de nødvendige færdigheder, kan erstatte mennesker og gøre dem overflødige. Arbejdsgivere kan beslutte at ansætte en digital menneske i stedet for en rigtig person, hvilket kun er forståeligt, når man sammenligner leveomkostningerne for begge væsener.

Slutningen på frihed og fri vilje. Blandt roserne over funktionaliteterne ved byernes digitale tvillinger er der dem, der måske slet ikke er så gavnlige for mennesker. Det siges, at regeringer eller andre styrende enheder måske vil være i stand til at kontrollere alle vitale aspekter af livet i det urbane rum. Den digitale tvilling vil være i stand til at kontrollere trafikflowet – hvilket betyder, at man måske ikke kan rejse, hvor man ønsker, og kontrollere temperaturen i rum og vand, der bruges i borgernes lejligheder – hvilket betyder, at man måske ikke længere kan tage lange brusebade.

Mængden af magt og kontrol, som teknologien til digitale tvillinger giver ukendte, uforudsigelige myndigheder, der vil styre vores byer, er overdreven og farlig – der vil være en million måder at straffe ulydige individer på, blot ved at manipulere den umiddelbare omgivelse af personen (mangel på adgang til tjenester, begrænset mængde ressourcer, begrænset evne til at rejse).

     

Rigtige mennesker kan blive tvunget til at leve på små, afgrænsede steder, uden adgang til natur eller andre levende væsener. Efterhånden som detailhandelsvirksomheder planlægger at bevæge sig ind i virtuel virkelighed, vil shopping også blive realiseret gennem virtuelle medier. Det ser ud til, at nogle af de største designere af digital tvillingeteknologi har glemt, at shopping ikke kun handler om at erhverve varer, men har mere at gøre med: socialisering, underholdning og forfriskning for sindet.

I øjeblikket er der levende eksempler på smarte byer, der kan analyseres i forhold til etiske og frihedsproblemer. Beijing roses for sit betalingssystem, der muliggør kontantløs eksistens i hele byen – vil alle verdens borgere blive tvunget til at have en smart enhed? Guangzhou har erstattet ID-kort med smartphones – systemet er fuldt operationelt, men giver en større kontrol over de enkelte borgere, end der nogensinde har været muligt. Folk, der kritiserer regeringen, har ikke længere en chance for at gemme sig i Guangzhou.

Det mest afgørende spørgsmål om digitale tvillinger af det virkelige rum (byer, Jorden, objekter) og digitale tvillinger af mennesker handler om forbindelsen mellem mennesket og dets kopi, der kræves for hele processen – ville det være en smartphone eller en anden enhed. Overgangen til digital virkelighed synes at være nødvendig for nogle områder af menneskelivet, men teknologien til digitale tvillinger er meget energikrævende. Skal vi ikke spørge os selv, om alle anvendelser af teknologien til digitale tvillinger virkelig er nødvendige i alle aspekter af vores liv, og hvem præcist der ønsker at drage fordel af at have menneskelige prototyper leve med tænkende tvillinger i en eller anden uvirkelig, unaturlig og fuldt kontrollerbar verden?

Hvis du kan lide vores indhold, så bliv en del af vores travle bier-fællesskab på Facebook, Twitter, LinkedIn, Instagram, YouTube, Pinterest.