Des jumeaux numériques ont grondé au premier plan de l'histoire lors du tristement célèbre incident Apollo 13 de 1970. Lorsque le sort de trois astronautes s'est suspendu à un fil dans le froid mortel de l'abîme cosmique, c'est la magie des jumeaux numériques qui a aidé à trouver le seul moyen possible de sauver les gens et de réussir à faire atterrir le vaisseau spatial. Aujourd'hui, un demi-siècle plus tard, les jumeaux numériques restent l'une des technologies les plus prometteuses et indiquent la voie vers une nouvelle ère de civilisation humaine.
Dans cet article, nous définirons le terme «jumeaux numériques» et l'illustrerons par un exemple canonique issu du domaine de la domotique. Nous examinerons également la riche histoire des jumeaux numériques et verrons pourquoi ils suscitent autant d'intérêt aujourd'hui. En conclusion, nous aborderons les merveilleuses perspectives que nous promettent les jumeaux numériques et verrons comment nous - professionnels des technologies innovantes - pouvons rapprocher cet avenir radieux en utilisant des jumeaux numériques et des technologies exponentielles proches d'eux: l'intelligence artificielle, l'Internet des objets, la réalité mixte, la robotique et autres. ...
Que sont les jumeaux numériques
Afin d'éviter le sort de l'ancienne Babylone, nous devons parler la même langue lorsque nous parlons de jumeaux numériques. Voici ma définition préférée des jumeaux numériques, qui, de mon point de vue, est succincte et capture avec précision leur essence:
Un jumeau numérique est un modèle virtuel synchronisé de tous les objets, systèmes, personnes, processus et environnements. Le jumeau numérique suit le passé et prédit l'avenir.
Cette brève définition contient plusieurs idées importantes qui doivent être développées:
- Objets abstraits
Les jumeaux numériques ne se limitent pas au domaine des objets physiques; ils peuvent également représenter des concepts très complexes tels que des systèmes et des processus. Par exemple, l'un des domaines de développement prometteurs en 2020 est le jumeau numérique du gouvernement. Un autre exemple pertinent est le jumeau numérique de la propagation d'un virus. -
– , , - . , , . -
, . , , . – , . , ( ), , , , . , . , .
Ainsi, la définition ci-dessus nous a aidés à identifier la relation tripartite entre les jumeaux numériques, l'Internet des objets, l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique: le jumeau numérique utilise l'intelligence artificielle pour le traitement de l'information des données, et l'Internet des objets fournit un flux massif d'informations pour l'intelligence artificielle avide de données. À son tour, l'intelligence artificielle confère à l'Internet des objets un comportement plus intelligent, ce qui est nécessaire pour un fonctionnement sûr dans le monde réel, où le coût des erreurs est plus élevé en raison du risque physique pour les personnes et les biens. Souvenons-nous de cette relation - nous examinerons son impact plus tard.
Exemple canonique de jumeaux numériques
Un exemple classique de jumeaux numériques est le concept de bâtiment intelligent. Imaginez une salle de conférence avec de nombreux appareils IoT: un capteur de présence dans la pièce, un capteur d'entrée / sortie, un thermostat intelligent, un mobilier intelligent (capable de détecter si les sièges sont occupés), une caméra de conférence pouvant compter les personnes présentes, etc. Toutes ces technologies sont précieuses, mais nous pouvons avoir besoin d'une réponse à une question simple: "La salle de conférence est-elle occupée ou libre?" Par conséquent, nous pouvons créer un jumeau numérique de cette salle de conférence, qui collectera les données de tous les appareils intelligents qu'elle contient et sera en mesure de décrire la pièce à un niveau d'abstraction plus élevé du domaine du bâtiment intelligent, ce qui aide à répondre à la question initialement posée.Nous pouvons aller plus loin dans la hiérarchie des bâtiments intelligents et rassembler toutes les pièces d'un étage dans un jumeau numérique de cet étage, par exemple, pour contrôler les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Ensuite, nous passons au niveau du jumeau numérique de l'ensemble du bâtiment, où des questions importantes de protection et de sécurité seront réglées. Il y a aussi l'aspect dynamique des jumeaux numériques: des ascenseurs qui peuvent voyager d'un étage à l'autre, et des personnes qui se déplacent d'une pièce à une autre, ou partagent des emplois. Les données collectées par les jumeaux numériques auront des capacités prédictives pour prédire la congestion des ascenseurs et la demande de chambres en fonction de l'heure et du jour de la semaine.Ensuite, nous passons au niveau du jumeau numérique de l'ensemble du bâtiment, où des questions importantes de protection et de sécurité seront réglées. Il y a aussi l'aspect dynamique des jumeaux numériques: des ascenseurs qui peuvent voyager d'un étage à l'autre, et des personnes qui se déplacent d'une pièce à une autre, ou partagent des emplois. Les données collectées par les jumeaux numériques auront des capacités prédictives pour prédire la congestion des ascenseurs et la demande de chambres en fonction de l'heure et du jour de la semaine.Ensuite, nous passons au niveau du jumeau numérique de l'ensemble du bâtiment, où des questions importantes de protection et de sécurité seront réglées. Il y a aussi l'aspect dynamique des jumeaux numériques: des ascenseurs qui peuvent circuler d'un étage à l'autre, et des personnes qui se déplacent d'une pièce à une autre ou partagent des emplois. Les données collectées par les jumeaux numériques auront des capacités prédictives pour prédire l'utilisation des ascenseurs et la demande de salle en fonction de l'heure et du jour de la semaine.collectées par des jumeaux numériques, auront des capacités prédictives qui prédisent la congestion des ascenseurs et la demande de chambres en fonction de l'heure et du jour de la semaine.collectées par des jumeaux numériques, auront des capacités prédictives qui prédisent la congestion des ascenseurs et la demande de chambres en fonction de l'heure et du jour de la semaine.
Cet exemple montre que les jumeaux numériques sont conçus pour répondre à des objectifs commerciaux spécifiques, tels que la maximisation de l'espace de bureau, associé à une satisfaction accrue des clients en prédisant avec précision la disponibilité de l'espace (ce qui évite aux clients une mauvaise expérience lorsqu'ils arrivent dans un bureau complet). Entre autres choses, lorsque les objectifs commerciaux changent, le même objet du monde réel aura un jumeau numérique différent.
Histoire des jumeaux numériques
La première utilisation du terme «Digital Twin» est née dans un rapport de la NASA de 2010 sur la modélisation et la simulation ( https://www.nasa.gov/pdf/501321main_TA11-MSITPDRAFT-Nov2010-A1.pdf). La technique décrite dans le rapport a été développée en raison de la nécessité de construire une simulation ultra-réaliste d'un vaisseau spatial pendant la construction, les essais et les vols. Le jumeau numérique est le résultat naturel des recherches de la NASA pendant le programme Mercury, qui crée des jumeaux depuis la fin des années 1950. À l'époque, des simulations étaient effectuées sur des ordinateurs analogiques, qui ont ensuite été mis à niveau vers des ordinateurs centraux numériques dans la première moitié des années 1960. La photo ci-dessous montre le centre de simulation de lancement de vaisseau spatial Apollo de la fin des années 1960 - à ce moment-là, il disposait de 15 simulateurs fonctionnant sur 8 mainframes.
En plus des capacités de simulation avancées, la NASA disposait d'un système pour transmettre des données de télémétrie très détaillées à partir du vaisseau spatial Apollo. La simulation de haute qualité, associée à la fonction «live copy» créée par télémétrie en temps réel, nous permet, sans exagération, de considérer le cas de la NASA comme le premier véritable jumeau numérique.
Les jumeaux numériques aujourd'hui
En revenant aux temps modernes, il convient de noter que la popularité croissante des jumeaux numériques dans leur sens moderne a coïncidé avec le pic de popularité de l'Internet des objets et de l'intelligence artificielle dans une sorte de cycle de maturité technologique (Hype Cycle) de Gartner. Notez que l'IoT et le Machine Learning se classent tous deux en tête du cycle 2015 de Gartner Hype.
En 2016, les jumeaux numériques sont entrés dans le cycle du battage médiatique de Gartner et, en 2018, étaient tout en haut de la courbe.
La relation étroite entre l'Internet des objets et les jumeaux numériques n'est cependant pas une coïncidence. Comme nous l'avons découvert précédemment, l'Internet des objets est ce qui donne vie au jumeau numérique grâce à la télémétrie en temps réel transmise par les appareils correspondants. C'est l'Internet des objets qui connecte une entité physique et son jumeau numérique, les aidant à travailler ensemble pour atteindre les objectifs commerciaux d'un scénario particulier.
Que pouvez-vous créer avec des jumeaux numériques?
Les jumeaux numériques ont pu démontrer leurs super pouvoirs au siècle dernier, et les astronautes d'Apollo 13 en sont un exemple vivant. Imaginons combien de vies les jumeaux numériques peuvent changer pour le mieux à l'aide de technologies modernes telles que l'intelligence artificielle avec sa magie d'apprentissage en profondeur, les nuages avec leurs ressources informatiques illimitées et l'Internet des objets, qui se rapprochera bientôt de tous les habitants de la terre. La civilisation humaine a besoin de l'aide de technologies puissantes telles que les jumeaux numériques pour faire face à ses problèmes les plus graves: maladies graves et changement climatique, pénuries alimentaires et de logements, systèmes de santé et soins imparfaits pour les personnes âgées, pauvreté et inégalités, etc.
Pour nous, professionnels de la haute technologie, c'est l'occasion d'apporter les avantages incroyables des jumeaux numériques aux particuliers et aux grandes entreprises. Se lancer avec les jumeaux numériques n'est pas si difficile et il existe de nombreuses façons de le faire: appliquez votre expérience avec les technologies cloud ou utilisez vos connaissances en traitement de données. Vous êtes peut-être un expert du domaine qui tente d'implémenter des jumeaux numériques dans un scénario vertical. Travailler avec des jumeaux numériques nécessite les efforts combinés d'une grande variété de personnes - et pas seulement des techniciens - car les solutions technologiques exponentielles d'aujourd'hui prospèrent dans un environnement collaboratif. La nouvelle vague d'intérêt pour les jumeaux numériques, qui a débuté l'année dernière, ne fera que croître à l'avenir.Les premiers exemples de mise en œuvre de jumeaux numériques modernes ont déjà été présentés, et on peut en attendre de nouveaux au jour le jour. Certains fournisseurs de technologie ont déjà des jumeaux numériques sur leurs plates-formes, comme Azure:https://azure.microsoft.com/services/digital-twins/ La
génération actuelle de services de jumeau numérique dans Azure prend en charge les modèles de domaine complexes illustrés dans le diagramme d'architecture ci-dessus. En outre, la sortie imminente de la prochaine génération de services de jumeau numérique Azure a été annoncée lors du récent événement Microsoft Build 2020.
En conclusion, nous devons être prêts à aider nos clients à mettre en œuvre avec succès leurs initiatives de jumelage numérique en tant que créateurs de technologies. Que créerez-VOUS avec des jumeaux numériques pour changer votre vie pour le mieux?
Auteur: Podnozov Andre, consultant senior
Andrey vit à Seattle et travaille en tant qu'architecte IoT chez Luxoft, une société de technologie DXC. Il aide les clients à mettre en œuvre avec succès des solutions IoT pour soutenir leurs initiatives de transformation numérique. Andrey a plus de 20 ans d'expérience dans les technologies distribuées et cloud, ainsi qu'une expérience de recherche dans des environnements scientifiques et commerciaux. Après avoir travaillé pour deux des plus grands fournisseurs de cloud, Andrey est certifié en tant qu'architecte dans Azure et AWS. Il a récemment aidé Microsoft à créer un nouvel examen de certification, AZ-220: Azure IoT Developer Specialty.