Какво са цифровите близнаци? Когато Черното огледало стане реалност

Бяхте ли уплашени, докато гледахте Black Mirror? Замисляли ли сте се за бъдещето с опасения? Имаме съобщение за вас – има технология, която трябва да ви накара да помислите. Нереалният свят на Black Mirror става реалност. Нека поговорим за цифровите близнаци.

Цифрови близнаци – съдържание:

1. Какво е цифров близнак?
2. Какви са основните типове цифрови близнаци?
3. Каква е разликата между цифровите близнаци и симулацията?
4. Основни области на приложение на цифровите близнаци
5. Предимства на цифровите близнаци за индустрията
6. Бъдещи приложения на цифровите близнаци
7. Заплахи и притеснения

Какво е цифров близнак?

Цифровият близнак е модел във виртуалната реалност, който е проектиран да отразява друг физически обект, който съществува в реалния свят. Цифровият близнак е точно копие на обект, не просто изображение или схема, или дори симулация на обекта, а реплика, която отразява всички характеристики на обекта. Репликата или цифровата концепция, която съдържа информация за реалния обект, може да бъде създадена и да съществува сама по себе си и да бъде свързана с физическия си модел постоянно.

Всичко това означава, че концепцията за цифрови близнаци съдържа три основни елемента: реално пространство с реалния обект, виртуално пространство с виртуални обекти и връзката между тях, която позволява постоянен поток от информация между виртуалното пространство и реалното пространство.

Идеята за използване на технологията на цифровите близнаци беше представена за първи път през 1991 г. в публикацията с заглавие Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox от компютърния експерт на Йейл Дейвид Гелернтер. В публикацията Гелернтер твърди, че точни представяния на света, достъпни чрез екрана на компютъра, ще бъдат налични за всеки в близкото бъдеще. В неговата визия хората ще могат да взаимодействат с изображения по същия начин, по който взаимодействат с реалността, която изпитват всеки ден. Гелернтер предсказва, че компютрите ще се използват по различен начин и обяснява как е възможно да се построи реплика на света с днешните технологии.

Концепцията за цифрови близнаци беше също така разработена от професор Майкъл Гривс, който е признат за първото приложение на идеята в производството. Той представи концепцията през 2002 г. на събитие, посветено на управлението на жизнения цикъл на продукта. Първоначално концепцията беше наречена Модел на огледалните пространства. Неговите статии и публикации хвалят съвършенството и полезността на цифровите продукти, които не само че не могат да бъдат разграничени от техните реални модели, но и са отлични за тестови и симулационни цели.

Въпреки това, технологията на цифровите близнаци не е толкова нова, колкото изглежда. NASA е използвала технологията на цифровите близнаци още през 60-те години по време на своите космически мисии, когато космическите кораби бяха репликирани на земята и използвани за тестове и изследвания. Самият термин “цифрови близнаци”, както го разбираме днес, беше използван от специалиста на NASA Джон Викърс през 2010 г.

Какви са основните типове цифрови близнаци?

Има няколко типа цифрови близнаци, но основната разлика е в областта или дълбочината на приложение, следователно можем да говорим за: близнаци на части, близнаци на активи, близнаци на системи или близнаци на процеси. Близнаците на части са много основни, малки близнаци на работещи компоненти. Близнаците на активи се използват за т.нар. активи, образувани от два отделни компонента, работещи заедно. Близнаците на активи позволяват наблюдение и измерване на двата компонента в действие.

Близнаците на системи са на следващото ниво на сложност. Тези близнаци репликират цели функциониращи системи и позволяват изучаване на по-големи физически обекти. Близнаците на процеси отразяват работата на огромни системи, като фабрики или други големи структури. Близнаците на процеси помагат за наблюдение на сложни взаимодействия и позволяват синхронизация на елементите, за да се постигне най-висока възможна ефективност на работа.

Каква е разликата между цифровите близнаци и симулацията?

Концепциите за симулации и цифрови близнаци понякога се използват в контекста на същите цифрови обекти, но те са различни неща и основните концепции са различни. Симулацията обикновено се създава на платформа, като CAD софтуер или друг, и не е необходимо да има никаква връзка с реален физически обект.

Цифровият близнак, от друга страна, трябва да бъде създаден във връзка с реалния физически обект. Целият процес на създаване на цифрови близнаци е основан на реални данни, свързани с обекта. Цифровата реплика е свързана с реалния обект чрез IoT сензори и получава данни в реално време, което означава, че данните се актуализират постоянно. Потокът от информация между цифровия близнак и обекта е двупосочен. Резултатите от процесите, които се случват в цифровите близнаци, могат да се използват обратно с реалния, оригинален обект.

Основни области на приложение на цифровите близнаци

Създаването на цифрови близнаци все още е много скъпо и трудоемко и в момента използването на цифрови близнаци е ограничено до определени области. Те се използват широко в области като:

• Градско планиране

Цифровите близнаци на градовете могат да покажат реалистични пространствени данни в 3D и 4D системи. Приложението на близнаците позволява по-последователно градско планиране на околната среда. В момента все повече и повече градове решават да се присъединят към Шанхай и Сингапур и да създадат своите близнаци. Всички данни са налични в реално време, така че значително подобряват всички операции, свързани с проектирането на улици, сгради и транспортни системи. Повечето от новите градове, които се строят напоследък в Близкия изток, имат своите цифрови близнаци създадени едновременно.

• Автомобилна индустрия

Второто много важно приложение на цифровите близнаци можем да намерим в автомобилната индустрия. Автомобилите имат сложна структура, която включва много системи, които трябва да работят заедно без риск от повреда. Цифровите близнаци помагат за увеличаване на производителността и ефективността на превозните средства. В случая на автомобили, които работят с помощта на AI, цифровите близнаци позволяват ранна проверка на валидността на прогнозите.

• Здравеопазване

Първоначално всички цифрови близнаци, използвани в здравеопазването, бяха реплики на продукти и оборудване. В момента концепцията за цифров близнак в здравеопазването се прилага за пациенти, които трябва да бъдат диагностицирани и наблюдавани. Пълно персонализирани модели на пациенти се изграждат. Тези реплики позволяват съхранение и проследяване на параметри на начина на живот. Цифровите близнаци на цялото население ще позволят по-голямо търсене на модели.

• Производствена индустрия

Цифровите близнаци показват функционирането на обекта през целия му жизнен цикъл. Първото приложение на технологията на цифровите близнаци беше в производството. Всички сложни продукти могат да бъдат произведени с помощта на цифрови близнаци и те могат да бъдат използвани на всеки етап от производството.

• Топлоелектрически станции

Цифровите близнаци помагат за определяне на графика за такива огромни, сложни единици като топлоелектрически станции. Всички видове големи двигатели и турбини трябва да се поддържат редовно и тяхната работа зависи силно от циклични процеси, които трябва да се управляват редовно, за да се поддържат в експлоатация. Цифровите близнаци изглеждат незаменими тук.

Предимства на цифровите близнаци за индустрията

• Намаляване на риска

Здравето и безопасността на служителите, както и на околната среда, могат да бъдат защитени чрез използването на софтуер за цифрови близнаци. Бизнес целите могат да бъдат запазени чрез намаляване на инцидентите по време на производствения процес. С технологията на цифровите близнаци е много по-лесно да се избегне скъпо време на престой.

• Качество на продуктите

С по-доброто разбиране, предоставено от симулации, проведени чрез технологията на цифровите близнаци, компаниите могат да подобрят качеството на своите продукти и да ги персонализират в реално време, когато се наложи.

• Разходите за поддръжка са по-ниски

Цифровите близнаци предоставят на компанията прогнози, свързани с целия производствен процес. Това им позволява да планират ремонти или смяна на части преди нещо да се повреди.

Бъдещи приложения на цифровите близнаци

Няма ограничение за бъдещото приложение на цифровите близнаци. В момента цифровите близнаци все още учат новите си умения, но сумата на инвестициите и количеството на когнитивната мощност нараства всяка година експоненциално. В днешно време пазарът на цифрови близнаци расте главно в няколко водещи сектора, като производство, автомобилостроене, авиация, енергетика, здравеопазване и логистика, но се предвижда, че бъдещото им развитие ще обхване всички възможни области на човешката дейност.

• Умни градове

Основната причина за учените, които желаят да създадат цифрови близнаци за градове и населени места, е въглеродните емисии, генерирани от огромни градски структури. Оценява се, че градовете произвеждат приблизително 70% от въглерода и консумират повече от две трети от световната енергия. Очаква се много градове, като Маями, Ню Йорк, Сан Диего и Джакарта, заедно със значителна площ земя в Китай и Индия, да бъдат под вода до 2050 г.

По-устойчивото планиране на градското развитие и по-добрият контрол върху времето и ресурсите, използвани от строителната индустрия (в момента силно неефективна), могат да помогнат за намаляване на разходите за енергия и емисиите на въглерод в атмосферата. Цифровите близнаци на градовете са решението на проблема – те могат да помогнат за оптимизиране на всички процеси на урбанизация, като проектиране, планиране, строителство и ежедневен мениджмънт. Цифровите близнаци могат да намалят разхищението на енергия, произтичащо от слабо изолирани, стари сгради, както и да намалят емисиите, произтичащи от неефективния трафик.

В момента по света се реализират много проекти за градски градове. Тези градове все още нямат своите цифрови близнаци, но те ще дойдат, ако правителствата и местните власти очакват да ги поддържат безупречно. Масштабът на проекта е огромен – повечето от големите градове целят да станат умни рано или късно. Министерството на жилищното строителство и градските работи на правителството на Индия е избрало 100 града да станат умни до 2023 г. Държавите и правителството са основните инвеститори и инициатори на проекта за индийски умни градове. Очаква се всички умни индийски градове да позволят участието на умни хора чрез използването на ИКТ (инструменти на базата на мобилни технологии).

Китай има по-голям брой проекти за умни градове в експлоатация – почти 500. Има 100 водещи града, с най-известните в списъка, като Пекин, Шанхай, Шенжен, Ханджоу, Ченгду и Ухан. Повечето от тях все още са в строеж, но се очаква, че Китай ще бъде първата страна на Земята, която ще стане напълно умна в бъдеще.

Някои от най-големите умни градове се намират в Съединените щати, а те са Ню Йорк, Лос Анджелис, Сан Франциско, Финикс, Солт Лейк Сити, Денвър, Маями и Минесота. Лондон и Дубай също стават умни, подобно на Париж, Джакарта, Мелбърн, Барселона и Тайпе. Както виждаме, повечето от най-големите градове целят да станат умни в най-близко бъдеще, и всички те в крайна сметка ще имат своите цифрови близнаци.

• Земята и земеделието

За по-добър контрол върху емисиите на въглероден диоксид се разработва близнак на Земята. Установено е, че цифровият близнак трябва да помогне за предсказване на климатичните промени и предсказване на резултатите от тези промени. Проектът стартира в средата на 2021 г. и се очаква да продължи поне десет години. В края на краищата ще бъде проектиран пълен, високо точен цифров модел на Земята. Репликата на Земята цели да представи всички процеси, които се случват на повърхността на Земята. Храната, водата и енергията ще бъдат наблюдавани чрез този близнак също.

Някои от решенията, свързани с цифровите близнаци, вече се използват в земеделието, за да увеличат производството на култури като царевица, пшеница и соя. Сензорите наблюдават времето и качеството на почвата. Природни събития като торнада, наводнения и суши представляват риск за продоволствената сигурност, точните прогнози, предоставени от технологията на цифровите близнаци, могат да бъдат решението за земеделието.

• Човешки цифрови близнаци

Цифровият свят на умни цифрови градове може да се нуждае от цифрови човешки обитатели, за да процъфтява. Хората могат да имат своите цифрови близнаци и технологията вече позволява създаването на такива единици. Очаква се цифровите близнаци на хора, които ще водят цифров живот, да влязат в употреба преди края на десетилетието, което е доста скоро. Тези цифрови близнаци се предвижда да мислят и да учат от реални модели – хора.

Заплахи и притеснения

Цифровите близнаци на хората могат да бъдат полезни за работодатели, бизнеси и компании, но дали ще бъдат еднакво полезни за отделните хора? Това може да се окаже силно неетично и вредно за човешките взаимодействия. Човешките цифрови близнаци, които ще учат необходимите умения, могат да заменят хората и да ги направят излишни. Работодателите могат да решат да наемат цифров човек вместо реален, което е напълно разбираемо, сравнявайки разходите за живот на двете същества.

Край на свободата и свободната воля. Сред похвалите за функционалностите на цифровите близнаци на градовете са и тези, които може да не са толкова полезни за хората. Казва се, че правителствата или други управляващи субекти може да могат да контролират всички жизненоважни аспекти на живота в градското пространство. Цифровият близнак ще може да контролира потока на трафика – което означава, че човек може да не може да пътува, където желае, и да контролира температурата на стаите и водата, използвана в апартаментите на гражданите – което означава, че може да не можете да вземате дълги душове вече.

Количество на властта и контрола, предоставени от технологията на цифровите близнаци на неизвестни, непредвидими власти, които ще управляват нашите градове, е прекомерно и опасно – ще има милион начина да се накажат неподчиняващите се индивиди, просто чрез манипулация на непосредствената среда на лицето (липса на достъп до услуги, ограничено количество ресурси, ограничена способност за пътуване).

     

Реалните хора могат да бъдат принудени да живеят в малки, затворени пространства, без достъп до природа или други живи същества. Докато търговските компании планират да преминат в виртуалната реалност, пазаруването ще се осъществява и чрез виртуални медии. Изглежда, че някои от основните дизайнери на технологията на цифровите близнаци са забравили, че пазаруването не е само за придобиване на стоки, а има повече общо с: социализиране, развлечения и освежаване на ума.

В момента има живи примери за умни градове, които могат да бъдат анализирани във връзка с етика и въпроси на свободата. Пекин е похвален за своята платежна система, която позволява безкасово съществуване в целия град – дали всички граждани на света ще бъдат принудени да имат умно устройство? Гуанджоу е заменил личните карти със смартфони – системата е напълно оперативна, но позволява по-голямо количество контрол върху отделните граждани, отколкото е било възможно досега. Хората, които критикуват правителството, вече нямат шанс да се скрият в Гуанджоу.

Най-важният въпрос относно цифровите близнаци на реалното пространство (градове, Земя, обекти) и цифровите близнаци на хората е за връзката между човека и неговата реплика, която е необходима за целия процес – дали ще бъде смартфон или друго устройство. Преходът към цифровата реалност изглежда необходим за някои области на човешкия живот, но технологията на цифровите близнаци е много енергийно интензивна. Трябва ли да не си зададем въпроса дали всички приложения на технологията на цифровите близнаци са наистина необходими във всички аспекти на нашия живот и кой точно желае да се възползва от това, че човешките прототипи живеят с мислещи близнаци в някакъв нереален, ненатурален и напълно контролируем свят?

Ако харесвате нашето съдържание, присъединете се към нашата активна общност на Facebook, Twitter, LinkedIn, Instagram, YouTube, Pinterest.