デジタルツインとは？ブラックミラーが現実になるとき

公開: 2022-07-01

ブラックミラーを見て怖かったですか？ 将来を不安に思ったことはありませんか？ 私たちはあなたにメッセージがあります – あなたが考え始めるテクノロジーがあります。 Black Mirror の非現実的な世界が現実になります。 デジタルツインについて話しましょう。

デジタルツイン – 目次:

デジタルツインとは？
デジタルツインの主な種類は何ですか?
デジタルツインとシミュレーションの違いは何ですか?
デジタルツインの主な応用分野
業界におけるデジタルツインの利点
デジタルツインの今後の応用
脅威と懸念

デジタルツインとは？

デジタルツインは、現実世界に存在する別の物理オブジェクトを反映するように設計された仮想現実のモデルです。 デジタルツインは、オブジェクトの正確なレプリカであり、単なる写真やスキームではなく、オブジェクトのシミュレーションでもなく、オブジェクトのすべての機能を反映するレプリカです。現実のオブジェクトに関する情報を含むレプリカまたはデジタルコンセプトを作成し、それ自体でオブジェクトとして存在させ、その物理モデルと永続的にリンクさせることができます。

つまり、デジタルツインの概念には 3 つの主要な要素が含まれています。現実空間と現実オブジェクト、仮想空間と仮想オブジェクト、そして仮想空間と現実空間の間で絶え間ない情報の流れを可能にするそれらの間の接続です。

デジタルツインの技術を使用するというアイデアは、1991 年にイェール大学のコンピューター専門家であるDavid Gelernterによって、Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoeboxというタイトルの出版物で初めて紹介されました。この出版物で、Gelernter は、コンピューターの画面からアクセスできる世界の正確な表現が、近い将来、すべての人が利用できるようになると主張しています。彼のビジョンでは、人々は毎日経験する現実と対話するのと同じ方法でメイジと対話できるようになります。 Gelernter は、コンピュータの使い方が変わると予測し、今日のテクノロジを使用して世界のレプリカを構築する方法を説明しています。

デジタルツインの概念は、このアイデアを最初に製造に応用したことで知られるMichael Grieves教授によっても開発されました。彼は、2002 年に製品寿命管理に関するイベントでこの概念を発表しました。当初、このコンセプトは Mirrored Spaces Model と呼ばれていました。彼の記事や出版物は、実際のモデルと見分けがつかないだけでなく、テストやシミュレーションの目的にも最適なデジタル製品の完成度と使いやすさを称賛しています。

ただし、デジタルツインの技術は見かけほど新しいものではありません。 NASA は、宇宙船が地球上で複製され、テストと研究に使用された宇宙探査ミッション中に、1960 年代にすでにデジタルツインテクノロジを使用していました。今日私たちが理解している「デジタルツイン」という単なる用語は、2010 年に NASA の専門家であるジョンビッカーズによって使用されました。

デジタルツインの主な種類は何ですか?

デジタルツインにはいくつかの種類がありますが、主な違いはアプリケーションの領域または深さにあるため、パーツツイン、アセットツイン、システムツイン、またはプロセスツインについて話すことができます。 パートツインは、動作するコンポーネントの非常に基本的な小さなツインです。アセットツインは、連携する 2 つの別個のコンポーネントから形成される、いわゆるアセットに使用されます。アセットツインにより、動作中の 2 つのコンポーネントの観察と測定が可能になります。

システムツインは、次のレベルの複雑さにあります。これらの双子は、機能しているシステム全体を複製し、より大きな物理オブジェクトを研究できるようにします。プロセスツインは、工場やその他の大きな構造物などの巨大なシステムの作業を反映しています。プロセスツインは、複雑な相互作用を観察し、要素の同期を可能にして、可能な限り最高の操作効率を達成するのに役立ちます。

デジタルツインとシミュレーションの違いは何ですか?

シミュレーションとデジタルツインの概念は、同じデジタルオブジェクトを参照して使用されることがありますが、それらは別のものであり、根底にある概念も異なります。 シミュレーションは通常、CAD ソフトウェアなどのプラットフォームで作成され、実際の物理オブジェクトとの関係は必要ありません。

それどころか、デジタルツインは、実際の物理オブジェクトに関連して作成する必要があります。デジタルツインの作成プロセス全体は、オブジェクトに関連する実際のデータに基づいています。デジタルレプリカは、IoT センサーを介して実物とリンクされ、リアルタイムデータを取得します。つまり、データは常に更新されます。デジタルツインとオブジェクト間の情報の流れは双方向です。デジタルツインで発生するプロセスの結果は、実際の元のオブジェクトで使用できます。

デジタルツインの主な応用分野

デジタルツインの作成は依然として非常に高価で手間がかかり、現在、デジタルツインの使用は特定の分野に限定されています. それらは、次のような分野で広く使用されています。

都市計画

町や都市のデジタルツインは、3D および 4D システムでリアルな空間データを表示できます。双子を適用することで、より一貫した環境の都市計画が可能になります。現在、ますます多くの都市が上海とシンガポールに加わり、双子を作ることを決定しています。 すべてのデータがリアルタイムで利用できるため、道路、建物、輸送システムの設計に関連するすべての操作が大幅に改善されます。中東で最近建設された新しい都市のほとんどは、デジタルツインが同時に作成されています。

自動車産業

自動車業界で見られるデジタルツインの 2 番目の非常に重要なアプリケーションです。車は複雑な構造をしており、多くのシステムが破損のリスクなしに連携する必要があります。デジタルツインは、車両のパフォーマンスと効率の向上に役立ちます。 AIデジタルツインのサポートを利用して走行する自動車の場合、予知の有効性を早期にチェックできます。

健康管理

当初、ヘルスケア業界で使用されていたデジタルツインはすべて、製品と機器のレプリカでした。現在、ヘルスケアにおけるデジタルツインの概念は、診断と監視が必要な患者に適用されています。 完全にパーソナライズされた患者のモデルが構築されています。 これらのレプリカにより、ライフスタイルパラメータの保存と追跡が可能になります。全人口のデジタルツインにより、より優れたパターン検索が可能になります。

製造業

デジタルツインは、ライフサイクル全体を通してオブジェクトの機能を示します。 デジタルツインテクノロジーの最初のアプリケーションは製造業でした。すべての複雑な製品は、デジタルツインを使用して生産でき、それらは生産のあらゆる段階で利用できます。

発電所

デジタルツインは、発電所などの巨大で複雑なエンティティのスケジュールを設定するのに役立ちます。 あらゆる種類の大型エンジンとタービンは定期的に保守する必要があり、それらの動作は、動作を維持するために整然と管理されなければならない周期的なプロセスに強く依存しています。ここではデジタルツインが不可欠のようです。

業界におけるデジタルツインの利点

リスク削減

従業員と環境の健康と安全は、デジタルツインソフトウェアを使用することで保護できます。生産工程での事故を減らすことで、事業目標を守ることができます。デジタルツインテクノロジを使用すると、コストのかかるダウンタイムをはるかに簡単に回避できます。

製品の品質

デジタルツインテクノロジを介して実行されるシミュレーションによって提供されるより良い洞察により、企業は製品の品質を向上させ、必要に応じてリアルタイムでカスタマイズすることができます。

維持費が安くなる

デジタルツインは、生産プロセス全体に関連する予測を会社に提供します。これにより、何かが故障する前に部品の修理や交換をスケジュールすることができます。

デジタルツインの今後の応用

デジタルツインの将来の応用に制限はありません。現在、デジタルツインはまだ新しいスキルを学んでいますが、投資された金額と認知力の量は毎年指数関数的に増加しています. 現在、デジタルツインの市場は、主に製造、自動車、航空、エネルギー、ヘルスケア、ロジスティクスなどのいくつかの主要セクターで成長していますが、将来の発展は、人間の活動のすべての可能な分野をカバーすると予測されています.

スマートシティ

科学者が都市や町のデジタルツインを作成しようとする主な理由は、巨大な都市構造によって生成される二酸化炭素排出量です。都市は炭素の約 70% を生成し、世界のエネルギーの 3 分の 2 以上を消費すると推定されています。 2050 年までに、マイアミ、ニューヨーク、サンディエゴ、ジャカルタなどの多くの都市と、中国とインドの大部分の土地が水中に沈むと予想されています。

都市開発のより持続可能な計画と、建設業界で使用される時間とリソースのより適切な制御 (現在は非常に非効率的) は、エネルギーの浪費と大気への炭素の排出を削減するのに役立つ可能性があります。都市のデジタルツインは、この問題の解決策です。設計、計画、建設、日々の管理など、都市化のすべてのプロセスを最適化するのに役立ちます。 デジタルツインは、断熱が不十分な古い建物から生じるエネルギーの浪費を削減するだけでなく、効果のない交通の流れから生じる排出量を削減することができます。

現在、世界中で多くの都市プロジェクトが進行中です。これらの都市にはまだデジタルツインがありませんが、政府や地方自治体がデジタルツインを完璧に維持することを期待している場合、デジタルツインは実現する予定です。プロジェクトの規模は計り知れません。ほとんどの大都市は、遅かれ早かれスマートになることを目指しています。 インド政府の住宅都市省は、2023 年までにスマート化する 100 の都市を選択しました。州と政府は、インドのスマートシティプロジェクトの主要な投資家であり、イニシエーターです。インドのすべてのスマートシティは、ICT (モバイルベースのツール) を使用してスマートな人々の参加を可能にすることが期待されています。

中国では、運用中のスマートシティプロジェクトの数が多く、約 500 です。100 の主要都市があり、北京、上海、深圳、杭州、成都、武漢など、最も有名な都市がリストに含まれています。それらのほとんどはまだ建設中ですが、中国は将来、地球上で最初に完全にスマートになる国になると予想されています。

最大のスマートシティのいくつかは米国にあり、それらはニューヨーク、ロサンゼルス、サンフランシスコ、フェニックス、ソルトレイクシティ、デンバー、マイアミ、ミネアポリスです。パリ、ジャカルタ、メルボルン、バルセロナ、台北と同様に、ロンドンとドバイも同様にスマートになっています。 大都市のほとんどが近い将来にスマートになることを目指しており、最終的にはすべての都市がデジタルツインを持つことになるでしょう。

地球と農業

二酸化炭素の排出をさらに制御するために、地球の双子が開発されています。デジタルツインは、気候の変化を予測し、そのような変化の結果を予測するのに役立つはずであると言われています. プロジェクトは 2021 年半ばに開始され、少なくとも 10 年間は実行される予定です。最終的に、完全で高精度な地球のデジタルモデルが設計されます。地球のレプリカは、地球の表面で発生するすべてのプロセスを表すことを目的としています。食物、水、エネルギーもこの双子を通して監視されます.

デジタルツインに関連するソリューションの一部は、すでに農業で使用されており、トウモロコシ、小麦、大豆などの作物の生産を促進しています。センサーは、天候と土壌の質を監視します。竜巻、洪水、干ばつなどの自然現象は食料安全保障にリスクをもたらします。デジタルツインテクノロジーによって提供される正確な予測は、農業のソリューションになる可能性があります。

人間のデジタルツイン

スマートデジタルシティのデジタル世界では、デジタルヒューマンの住民が繁栄する必要があるかもしれません。人間は自分のデジタルツインを持つことができ、テクノロジーによってすでにそのようなエンティティの作成が可能になっています。デジタルライフをリードする人間のデジタルツインは、20 年代の終わりまでに使用されるようになると予想されています。 これらのデジタルツインは、実際のモデルである人間から考え、学習していると予測されています。

脅威と懸念

人間のデジタルツインは、雇用主、企業、および企業にとって役立つ可能性がありますが、個人にとっても同様に有益でしょうか? それは非常に非倫理的であり、人間の相互作用に有害であることが判明する可能性があります. 必要なスキルを学習する人間のデジタルツインは、人間に取って代わり、それらを冗長にする可能性があります。 雇用主は実在の人物の代わりにデジタルヒューマンを採用することを決定する場合がありますが、これは両方の生き物の生活費を比較するだけで理解できます。

自由と自由意志の終わり。都市のデジタルツインの機能に対する称賛の中には、人間にとってまったく有益ではないものもあります。政府やその他の管理団体は、都市空間での生活の重要な側面をすべて管理できる可能性があると言われています。 デジタルツインは交通の流れを制御できます。つまり、行きたい場所に移動できず、市民のアパートで使用される部屋と水の温度を制御できます。つまり、長時間シャワーを浴びることができなくなる可能性があります。 .

デジタルツインの技術によって、私たちの都市を統治する未知の予測不可能な当局に付与される権力と制御の量は、過剰で危険です。不従順な個人を罰する方法は、その人の身近な環境を操作するだけで無数にあります。（サービスへのアクセスの欠如、リソースの量の制限、移動の制限）。

現実の人間は、自然や他の生き物に近づくことができない、狭い狭い場所での生活を強いられる場合があります。小売企業がバーチャルリアリティへの移行を計画しているため、バーチャルメディア全体でもショッピングが実現されます。 デジタルツインテクノロジの主要な設計者の一部は、ショッピングとは商品を購入することだけでなく、社交、娯楽、心のリフレッシュなど、もっと関係があることを忘れているようです。

現在、倫理と自由の問題に関連して分析できるスマートシティの実例があります。北京は、都市全体でのキャッシュレス化を可能にする決済システムで称賛されています。世界中のすべての市民がスマートデバイスを持つことを余儀なくされるのでしょうか? 広州はIDカードをスマートフォンに置き換えました。システムは完全に機能していますが、個々の市民をこれまで以上に細かく制御できます. 政府を批判する人々は、もはや広州に隠れる機会がありません。

実空間 (都市、地球、オブジェクト) のデジタルツインと人間のデジタルツインに関する最も重要な問題は、プロセス全体に必要な人間とそのレプリカの間のリンクについてです。それはスマートフォンやその他のデバイスでしょうか。デジタルリアリティへの変化は、人間の生活の一部の領域で必要と思われますが、デジタルツインの技術は非常にエネルギーを消費します。デジタルツインのテクノロジーのすべてのアプリケーションが私たちの生活のあらゆる面で本当に必要であるかどうか、また、非現実的で不自然で完全に制御可能な世界で人間のプロトタイプを思考する双子と一緒に暮らすことから利益を得たいと思っているのかどうかを自問してはいけませんか? ?

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著者: ロバート・ホイットニー
JavaScript のエキスパートであり、IT 部門を指導するインストラクター。彼の主な目標は、コーディング中に効果的に協力する方法を他の人に教えることで、チームの生産性を向上させることです。
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