Que sont les jumeaux numériques ? Quand Black Mirror devient réalité

Avez-vous eu peur en regardant Black Mirror ? Avez-vous pensé à l'avenir avec appréhension ? Nous avons un message pour vous : il existe une technologie qui devrait vous faire réfléchir. Le monde irréel de Black Mirror devient réalité. Parlons des jumeaux numériques.

Jumeaux numériques – table des matières :

1. Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?
2. Quels sont les principaux types de jumeaux numériques ?
3. Quelle est la différence entre les jumeaux numériques et la simulation ?
4. Principaux domaines d'application des jumeaux numériques
5. Avantages des jumeaux numériques pour l'industrie
6. Applications futures des jumeaux numériques
7. Menaces et préoccupations

Qu'est-ce qu'un jumeau numérique ?

Un jumeau numérique est un modèle de réalité virtuelle conçu pour refléter un autre objet physique existant dans le monde réel. Le jumeau numérique est une réplique exacte d'un objet, pas seulement une image ou un schéma, ou même pas une simulation de l'objet, mais une réplique qui reflète toutes les caractéristiques de l'objet. La réplique ou le concept numérique qui contient les informations sur l'objet réel peut être créé et exister en tant qu'objet par lui-même et être lié de manière permanente à son modèle physique.

Tout cela signifie que le concept de jumeaux numériques contient trois éléments majeurs : l'espace réel avec l'objet réel, l'espace virtuel avec les objets virtuels, et la connexion entre eux qui permet un flux constant d'informations entre l'espace virtuel et l'espace réel.

L'idée d'utiliser la technologie des jumeaux numériques a été introduite pour la première fois en 1991 dans la publication intitulée Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox par l'expert en informatique de Yale, David Gelernter. Dans la publication, Gelernter soutient que des représentations exactes du monde accessibles via l'écran de l'ordinateur seront disponibles pour tout le monde dans un proche avenir. Dans sa vision, les gens pourront interagir avec les mages de la même manière qu'ils interagissent avec la réalité vécue chaque jour. Gelernter prédit que les ordinateurs seront utilisés différemment et explique comment il est possible de construire une réplique du monde avec les technologies d'aujourd'hui.

Le concept de jumeaux numériques a également été développé par le professeur Michael Grieves, à qui l'on attribue la première application de l'idée à utiliser dans la fabrication. Il a présenté le concept en 2002 lors de l'événement consacré au Product Life Management. Initialement, le concept était appelé le modèle d'espaces miroirs. Ses articles et publications font l'éloge de la perfection et de la convivialité des produits numériques qui sont non seulement indiscernables de leurs modèles réels et parfaits à des fins de test et de simulation.

Cependant, la technologie des jumeaux numériques n'est pas aussi récente qu'il n'y paraît. La NASA a déjà utilisé la technologie des jumeaux numériques dans les années 1960 lors de ses missions d'exploration spatiale lorsque des engins spatiaux ont été reproduits sur terre et utilisés pour des tests et des recherches. Le simple terme de "jumeaux numériques", tel que nous le comprenons aujourd'hui, a été utilisé par le spécialiste de la NASA John Vickers en 2010.

Quels sont les principaux types de jumeaux numériques ?

Il existe plusieurs types de jumeaux numériques, mais la principale différence réside dans la zone ou la profondeur d'application, nous pouvons donc parler de : jumeaux de partie, jumeaux d'actifs, jumeaux de système ou jumeaux de processus. Les jumeaux de pièces sont très basiques, de petits jumeaux de composants fonctionnels. Les jumeaux d'actifs sont utilisés pour les soi-disant actifs formés de deux composants distincts travaillant ensemble. Les jumeaux d'actifs permettent d'observer et de mesurer les deux composants en action.

Les jumeaux de système sont au prochain niveau de complexité. Ces jumeaux reproduisent des systèmes fonctionnels entiers et permettent d'étudier des objets physiques plus grands. Les jumeaux de processus reflètent le travail d'énormes systèmes tels que des usines ou d'autres grandes structures. Les jumeaux de processus aident à observer les interactions compliquées et permettent la synchronisation des éléments pour atteindre l'efficacité de fonctionnement la plus élevée possible.

Quelle est la différence entre les jumeaux numériques et la simulation ?

Les concepts de simulations et de jumeaux numériques sont parfois utilisés en référence aux mêmes objets numériques, mais ce sont des choses différentes et les concepts sous-jacents sont différents. La simulation est généralement créée dans une plate-forme telle qu'un logiciel de CAO ou autre et elle n'a pas à avoir de relation avec un objet physique réel.

Un jumeau numérique, au contraire, doit être créé en relation avec l'objet physique réel. Tout le processus de création de jumeaux numériques est basé sur des données réelles liées à l'objet. La réplique numérique est liée à l'objet réel via des capteurs IoT et obtient des données en temps réel, ce qui signifie que les données sont constamment mises à jour. Le flux d'informations entre le jumeau numérique et l'objet est bidirectionnel. Les résultats des processus qui se produisent dans les jumeaux numériques peuvent être réutilisés avec l'objet réel et original.

Principaux domaines d'application des jumeaux numériques

La création de jumeaux numériques est encore très coûteuse et laborieuse et actuellement, l'utilisation des jumeaux numériques est limitée à certains domaines. Ils sont largement utilisés dans des domaines tels que :

• Aménagement urbain

Les jumeaux numériques des villes peuvent afficher des données spatiales réalistes dans des systèmes 3D et 4D. L'application de jumelages permet une planification urbaine plus cohérente de l'environnement. Actuellement, de plus en plus de villes décident de rejoindre Shanghai et Singapour et créent leurs jumelles. Toutes les données sont disponibles en temps réel, ce qui améliore considérablement toutes les opérations liées à la conception des rues, des bâtiments et des systèmes de transport. La plupart des nouvelles villes qui se construisent récemment au Moyen-Orient ont leurs jumeaux numériques créés en même temps.

• Industrie automobile

La deuxième application très importante des jumeaux numériques que nous pouvons trouver dans l'industrie automobile. Les voitures ont une structure compliquée qui implique de nombreux systèmes qui doivent fonctionner ensemble sans risque de casse. Les jumeaux numériques contribuent à augmenter les performances et l'efficacité des véhicules. Dans le cas des voitures qui roulent avec l'utilisation du support des jumeaux numériques AI permettent une vérification précoce de la validité des pronostics.

• Soins de santé

Au départ, tous les jumeaux numériques utilisés dans le secteur de la santé étaient des répliques de produits et d'équipements. Actuellement, le concept de jumeau numérique dans les soins de santé est appliqué aux patients qui doivent être diagnostiqués et suivis. Des modèles de patients entièrement personnalisés sont en cours de construction. Ces répliques permettent le stockage et le suivi des paramètres de style de vie. Les jumeaux numériques de l'ensemble de la population permettront une plus grande recherche de modèles.

• Industrie manufacturière

Les jumeaux numériques montrent le fonctionnement de l'objet tout au long de son cycle de vie. La toute première application de la technologie du jumeau numérique était dans la fabrication. Tous les produits compliqués peuvent être fabriqués à l'aide de jumeaux numériques et ceux-ci peuvent être utilisés à chaque étape de la production.

• Centrales électriques

Les jumeaux numériques aident à établir le calendrier d'entités aussi vastes et complexes que les centrales électriques. Toutes sortes de gros moteurs et turbines doivent être entretenus régulièrement et leur fonctionnement dépend fortement de processus cycliques qui doivent être gérés de manière ordonnée pour les maintenir en fonctionnement. Les jumeaux numériques semblent ici indispensables.

Avantages des jumeaux numériques pour l'industrie

• Réduction de risque

La santé et la sécurité des employés ainsi que de l'environnement peuvent être protégées par l'utilisation de logiciels de jumeaux numériques. Les objectifs commerciaux peuvent être maintenus grâce à la réduction des accidents au cours du processus de production. Avec la technologie du jumeau numérique, il est beaucoup plus facile d'éviter des temps d'arrêt coûteux.

• Qualité des produits

Grâce aux meilleures informations fournies par les simulations exécutées via la technologie du jumeau numérique, les entreprises peuvent améliorer la qualité de leurs produits et les personnaliser en temps réel, lorsque cela s'avère nécessaire.

• Le coût de maintenance est moindre

Les jumeaux numériques fournissent à l'entreprise des prévisions liées à l'ensemble du processus de production. Cela leur permet de planifier des réparations ou des changements de pièces avant que quoi que ce soit ne tombe en panne.

Applications futures des jumeaux numériques

Il n'y a pas de limite à l'application future des jumeaux numériques. Actuellement, les jumeaux numériques apprennent encore leurs nouvelles compétences, mais la somme d'argent investie et la quantité de puissance cognitive augmentent chaque année de façon exponentielle. De nos jours, le marché des jumeaux numériques se développe principalement dans plusieurs secteurs de pointe tels que la fabrication, l'automobile, l'aviation, l'énergie, la santé et la logistique, mais il est prévu que son développement futur couvrira tous les domaines possibles de l'activité humaine.

• Villes intelligentes

La principale raison pour laquelle les scientifiques souhaitent créer des jumeaux numériques pour les villes et les villages est l'émission de carbone générée par les énormes structures urbaines. On estime que les villes produisent environ 70 % du carbone et consomment plus des deux tiers de l'énergie mondiale. On s'attend à ce que de nombreuses villes telles que Miami, New York, San Diego et Jakarta, ainsi que l'importante superficie de terres en Chine et en Inde, soient sous l'eau d'ici 2050.

Une planification plus durable du développement urbain et une meilleure maîtrise du temps et des ressources utilisées par l'industrie de la construction (actuellement très inefficaces) peuvent contribuer à réduire le gaspillage d'énergie et les émissions de carbone dans l'atmosphère. Les jumeaux numériques des villes sont la solution au problème - ils peuvent aider à optimiser tous les processus d'urbanisation tels que la conception, la planification, la construction et la gestion quotidienne. Les jumeaux numériques peuvent réduire le gaspillage d'énergie provenant de bâtiments anciens mal isolés, ainsi que les émissions provenant d'un flux de trafic inefficace.

Actuellement, de nombreux projets de villes urbaines sont en cours dans le monde entier. Ces villes n'ont pas encore leurs jumeaux numériques, mais ils sont là pour venir si les gouvernements et les États locaux s'attendent à les maintenir parfaitement. L'échelle du projet est immense - la plupart des grandes villes visent à être intelligentes tôt ou tard. Le ministère du Logement et des Affaires urbaines du gouvernement indien a sélectionné 100 villes pour devenir intelligentes d'ici 2023. Les États et le gouvernement sont les principaux investisseurs et initiateurs du projet de villes intelligentes indiennes. Toutes les villes indiennes intelligentes devraient permettre la participation de personnes intelligentes grâce à l'utilisation des TIC (outils mobiles).

La Chine compte un plus grand nombre de projets de villes intelligentes en cours – près de 500. Il existe 100 villes principales, dont les plus connues figurent sur la liste comme Pékin, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu et Wuhan. La plupart d'entre eux sont encore en construction, mais on s'attend à ce que la Chine soit le tout premier pays sur Terre à être pleinement intelligent à l'avenir.

Certaines des plus grandes villes intelligentes sont situées aux États-Unis, à savoir New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami et Minneapolis. Londres et Dubaï deviennent également intelligentes, tout comme Paris, Jakarta, Melbourne, Barcelone et Taipei. Comme nous le voyons , la plupart des plus grandes villes visent à devenir intelligentes dans un avenir proche, et toutes auront éventuellement leurs jumeaux numériques.

• La Terre et l'agriculture

Pour mieux contrôler les émissions de dioxyde de carbone, le jumeau de la Terre est en cours de développement. Il est indiqué que le jumeau numérique devrait aider à prévoir les changements climatiques et à prédire les résultats de ces changements. Le projet a démarré à la mi-2021 et devrait durer au moins dix ans. Au final, le modèle numérique complet et très précis de la Terre sera conçu. La réplique de la Terre vise à représenter tous les processus qui se produisent à la surface de la Terre. La nourriture, l'eau et l'énergie seront également surveillées par ce jumeau.

Certaines des solutions liées aux jumeaux numériques sont déjà utilisées dans l'agriculture pour stimuler la production de cultures telles que le maïs, le blé et le soja. Les capteurs surveillent la météo et la qualité du sol. Les événements naturels tels que les tornades, les inondations et les sécheresses présentent un risque pour la sécurité alimentaire, des prévisions précises fournies par la technologie des jumeaux numériques peuvent être la solution pour l'agriculture.

• Jumeaux numériques humains

Un monde numérique de villes numériques intelligentes peut avoir besoin d'habitants humains numériques pour prospérer. Les humains peuvent avoir leurs jumeaux numériques et la technologie permet déjà la création de telles entités. Les jumeaux numériques des humains qui mèneront la vie numérique devraient être utilisés avant la fin de la décennie, c'est-à-dire très bientôt. On prévoit que ces jumeaux numériques penseront et apprendront à partir de modèles réels - les humains.

Menaces et préoccupations

Les jumeaux numériques des humains peuvent être utiles pour les employeurs, les entreprises et les entreprises, mais seraient-ils également bénéfiques pour les particuliers ? Cela peut s'avérer hautement contraire à l'éthique et préjudiciable aux interactions humaines. Des jumeaux numériques humains qui apprendront les compétences nécessaires peuvent remplacer les humains et les rendre redondants. Les employeurs peuvent décider d'employer un humain numérique au lieu d'une personne réelle, ce qui n'est compréhensible que si l'on compare le coût de la vie des deux créatures.

La fin de la liberté et du libre arbitre. Parmi les éloges sur les fonctionnalités des jumeaux numériques des villes, il y a ceux qui ne sont peut-être pas du tout aussi bénéfiques pour les humains. On dit que les gouvernements, ou d'autres entités de gestion, peuvent être en mesure de contrôler tous les aspects vitaux de la vie dans l'espace urbain. Le jumeau numérique pourra contrôler le flux de trafic - ce qui signifie que l'on ne pourra peut-être pas se déplacer où il le souhaite et contrôler la température des pièces et de l'eau utilisée dans les appartements des citoyens - ce qui signifie que vous ne pourrez peut-être plus prendre de longues douches .

La quantité de pouvoir et de contrôle accordée par la technologie des jumeaux numériques à des autorités inconnues et imprévues qui gouverneront nos villes est excessive et dangereuse - il y aura un million de façons de punir les individus désobéissants, juste par la manipulation de l'environnement immédiat de la personne (manque d'accès aux services, quantité restreinte de ressources, capacité limitée à se déplacer).

Les vrais humains peuvent être forcés de vivre dans de petits endroits confinés, sans accès à la nature ou à d'autres créatures vivantes. Alors que les entreprises de vente au détail envisagent de passer à la réalité virtuelle, les achats seront également réalisés via des supports virtuels. Il semble que certains des principaux concepteurs de la technologie des jumeaux numériques aient oublié que le shopping ne consiste pas seulement à acquérir des biens, mais a plus à voir avec : la socialisation, le divertissement et le rafraîchissement de l'esprit.

Actuellement, il existe des exemples vivants de villes intelligentes qui peuvent être analysées en relation avec les questions d'éthique et de liberté. Pékin est félicité pour son système de paiement qui permet une existence sans espèces dans toute la ville - tous les citoyens du monde seraient-ils obligés d'avoir un appareil intelligent ? Guangzhou a remplacé les cartes d'identité par des smartphones - le système est pleinement opérationnel, mais permet un plus grand contrôle sur les citoyens qu'il n'a jamais été possible. Les personnes qui critiquent le gouvernement n'ont plus la possibilité de se cacher à Guangzhou.

La question la plus cruciale sur les jumeaux numériques de l'espace réel (villes, Terre, objets) et les jumeaux numériques des humains concerne le lien entre l'humain et sa réplique qui est nécessaire pour l'ensemble du processus - s'agirait-il d'un smartphone ou d'un autre appareil. Le passage à la réalité numérique semble nécessaire pour certains domaines de la vie humaine, mais la technologie des jumeaux numériques est très énergivore. Ne devrions-nous pas nous demander si toutes les applications de la technologie des jumeaux numériques sont vraiment nécessaires dans tous les aspects de notre vie et qui souhaite exactement bénéficier du fait de faire vivre des prototypes humains avec des jumeaux pensants dans un monde irréel, contre nature et entièrement contrôlable ? ?

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Auteur : Robert Whitney

Expert JavaScript et instructeur qui coache les départements informatiques. Son objectif principal est d'augmenter la productivité de l'équipe en enseignant aux autres comment coopérer efficacement lors du codage.

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