Wat zijn digitale tweelingen? Wanneer Black Mirror werkelijkheid wordt

Was je bang tijdens het kijken naar Black Mirror? Heb je met vrees aan de toekomst gedacht? We hebben een boodschap voor je – er is een technologie die je aan het denken zou moeten zetten. De onwerkelijke wereld van Black Mirror wordt werkelijkheid. Laten we het hebben over digitale tweelingen.

Digitale tweelingen – inhoudsopgave:

1. Wat is een digitale tweeling?
2. Wat zijn de belangrijkste types digitale tweelingen?
3. Wat is het verschil tussen digitale tweelingen en simulatie?
4. Belangrijkste toepassingsgebieden van digitale tweelingen
5. Voordelen van digitale tweelingen voor de industrie
6. Toekomstige toepassingen van digitale tweelingen
7. Bedreigingen en zorgen

Wat is een digitale tweeling?

Een digitale tweeling is een model in virtuele realiteit dat is ontworpen om een ander fysiek object dat in de echte wereld bestaat, te weerspiegelen. De digitale tweeling is een exacte replica van een object, niet alleen een afbeelding of een schema, of zelfs geen simulatie van het object, maar een replica die alle kenmerken van het object weerspiegelt. De replica of het digitale concept dat de informatie over het echte object bevat, kan worden gemaakt en bestaan als het object op zichzelf en permanent worden gekoppeld aan het fysieke model.

Dit betekent allemaal dat het concept van digitale tweelingen drie belangrijke elementen bevat: de echte ruimte met het echte object, de virtuele ruimte met virtuele objecten, en de verbinding tussen hen die een constante informatiestroom tussen virtuele ruimte en echte ruimte mogelijk maakt.

Het idee om de technologie van digitale tweelingen te gebruiken, werd voor het eerst geïntroduceerd in 1991 in de publicatie getiteld Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox door de Yale-computerexpert David Gelernter. In de publicatie stelt Gelernter dat exacte representaties van de wereld die toegankelijk zijn via het scherm van de computer, binnen afzienbare tijd voor iedereen beschikbaar zullen zijn. In zijn visie zullen mensen in staat zijn om met beelden te interageren op dezelfde manier als ze interageren met de realiteit die ze elke dag ervaren. Gelernter voorspelt dat computers anders zullen worden gebruikt en legt uit hoe het mogelijk is om met de technologie van vandaag een replica van de wereld te bouwen.

Het concept van digitale tweelingen werd ook ontwikkeld door professor Michael Grieves, die wordt gecrediteerd met de eerste toepassing van het idee in de productie. Hij presenteerde het concept in 2002 op een evenement gewijd aan Product Life Management. Aanvankelijk werd het concept aangeduid als het Mirrored Spaces Model. Zijn artikelen en publicaties prijzen de perfectie en bruikbaarheid van digitale producten die niet alleen niet te onderscheiden zijn van hun echte modellen, maar ook geweldig zijn voor test- en simulatie doeleinden.

Echter, de technologie van digitale tweelingen is niet zo recent als het lijkt. NASA heeft digitale tweelingtechnologie al in de jaren ’60 gebruikt tijdens hun ruimteverkenningsmissies, toen ruimtevaartuigen op aarde werden gerepliceerd en gebruikt voor testen en onderzoek. De term “digitale tweelingen”, zoals we die vandaag begrijpen, werd in 2010 gebruikt door de NASA-specialist John Vickers.

Wat zijn de belangrijkste types digitale tweelingen?

Er zijn verschillende types digitale tweelingen, maar het belangrijkste verschil zit in het gebied of de diepte van de toepassing, daarom kunnen we praten over: onderdeel tweelingen, activa tweelingen, systeem tweelingen of proces tweelingen. Onderdeel tweelingen zijn zeer basis, kleine tweelingen van werkende componenten. Activa tweelingen worden gebruikt voor zogenaamde activa die zijn gevormd uit twee afzonderlijke componenten die samen werken. Activa tweelingen maken observatie en meting van de twee componenten in actie mogelijk.

Systeem tweelingen zijn op het volgende niveau van complexiteit. Deze tweelingen repliceren volledige functionerende systemen en maken het mogelijk om grotere fysieke objecten te bestuderen. Proces tweelingen weerspiegelen het werk van enorme systemen zoals fabrieken of andere grote structuren. Proces tweelingen helpen om ingewikkelde interacties te observeren en maken synchronisatie van elementen mogelijk om de hoogste mogelijke operationele efficiëntie te bereiken.

Wat is het verschil tussen digitale tweelingen en simulatie?

De concepten van simulaties en digitale tweelingen worden soms gebruikt in verwijzing naar dezelfde digitale objecten, maar het zijn verschillende dingen en de onderliggende concepten zijn anders. Simulatie wordt meestal gemaakt in een platform zoals CAD-software of andere en het hoeft geen enkele relatie te hebben met een echt fysiek object.

Een digitale tweeling daarentegen moet worden gemaakt in verband met het echte fysieke object. Het hele proces van het creëren van digitale tweelingen is gebaseerd op echte gegevens die verband houden met het object. De digitale replica is verbonden met het echte object via IoT-sensoren en ontvangt realtime gegevens, wat betekent dat de gegevens voortdurend worden bijgewerkt. De informatiestroom tussen de digitale tweeling en het object is tweerichtingsverkeer. De resultaten van processen die zich in digitale tweelingen voordoen, kunnen worden teruggevoerd naar het echte, originele object.

Belangrijkste toepassingsgebieden van digitale tweelingen

De creatie van digitale tweelingen is nog steeds zeer kostbaar en arbeidsintensief en momenteel is het gebruik van digitale tweelingen beperkt tot bepaalde gebieden. Ze worden op grote schaal gebruikt in gebieden zoals:

• Stedelijke planning

Digitale tweelingen van steden kunnen realistische ruimtelijke gegevens in 3D- en 4D-systemen tonen. De toepassing van tweelingen maakt een consistentere stedelijke planning van de omgeving mogelijk. Tegenwoordig besluiten steeds meer steden om zich aan te sluiten bij Shanghai en Singapore en hun tweelingen te creëren. Alle gegevens zijn beschikbaar in realtime waardoor alle operaties met betrekking tot het ontwerp van straten, gebouwen en transportsystemen aanzienlijk verbeteren. De meeste nieuwe steden die recentelijk in het Midden-Oosten worden gebouwd, hebben hun digitale tweelingen tegelijkertijd gecreëerd.

• Automobielindustrie

De tweede zeer belangrijke toepassing van digitale tweelingen vinden we in de automobielindustrie. Auto’s hebben een ingewikkelde structuur die veel systemen omvat die samen moeten werken zonder het risico van breuk. Digitale tweelingen helpen om de prestaties en efficiëntie van voertuigen te verhogen. In het geval van auto’s die gebruikmaken van de ondersteuning van AI, stellen digitale tweelingen een vroege controle van de geldigheid van prognoses mogelijk.

• Gezondheidszorg

In het begin waren alle digitale tweelingen die in de gezondheidszorg werden gebruikt, replica’s van producten en apparatuur. Tegenwoordig wordt het concept van digitale tweelingen in de gezondheidszorg toegepast op patiënten die gediagnosticeerd en gemonitord moeten worden. Volledig gepersonaliseerde modellen van patiënten worden gebouwd. Deze replica’s maken het mogelijk om levensstijlparameters op te slaan en te volgen. Digitale tweelingen van de hele bevolking zullen een grotere patroonzoektocht mogelijk maken.

• Productie-industrie

Digitale tweelingen tonen de werking van het object gedurende de hele levenscyclus. De allereerste toepassing van digitale tweelingtechnologie was in de productie. Alle ingewikkelde producten kunnen worden geproduceerd met behulp van digitale tweelingen en deze kunnen in elke fase van de productie worden gebruikt.

• Elektriciteitscentrales

Digitale tweelingen helpen om de planning voor zulke enorme, complexe entiteiten als elektriciteitscentrales in te stellen. Alle soorten grote motoren en turbines moeten regelmatig worden onderhouden en hun werking hangt sterk af van cyclische processen die ordelijk moeten worden beheerd om ze operationeel te houden. Digitale tweelingen lijken hier onmisbaar te zijn.

Voordelen van digitale tweelingen voor de industrie

• Risicoreductie

De gezondheid en veiligheid van werknemers, evenals van het milieu, kunnen worden beschermd door het gebruik van digitale tweelingsoftware. Bedrijfsdoelstellingen kunnen worden behouden door het aantal ongevallen tijdens het productieproces te verminderen. Met digitale tweelingtechnologie is het veel gemakkelijker om kostbare stilstand te vermijden.

• Kwaliteit van producten

Met de betere inzichten die worden geboden door simulaties die via digitale tweelingtechnologie worden uitgevoerd, kunnen bedrijven de kwaliteit van hun producten verbeteren en deze in realtime aanpassen wanneer dat nodig is.

• De onderhoudskosten zijn lager

Digitale tweelingen bieden het bedrijf voorspellingen met betrekking tot het hele productieproces. Dit stelt hen in staat om reparaties of vervangingen van onderdelen te plannen voordat er iets kapot gaat.

Toekomstige toepassingen van digitale tweelingen

Er zijn geen grenzen aan de toekomstige toepassingen van digitale tweelingen. Momenteel leren digitale tweelingen nog steeds hun nieuwe vaardigheden, maar het bedrag dat wordt geïnvesteerd en de hoeveelheid cognitieve kracht neemt elk jaar exponentieel toe. Tegenwoordig groeit de markt voor digitale tweelingen voornamelijk in verschillende leidende sectoren zoals productie, automobiel, luchtvaart, energie, gezondheidszorg en logistiek, maar het wordt voorspeld dat de toekomstige ontwikkeling alle mogelijke gebieden van menselijke activiteit zal bestrijken.

• Slimme steden

De belangrijkste reden voor de wetenschappers die digitale tweelingen voor steden en dorpen willen creëren, is de koolstofemissie die wordt gegenereerd door enorme stedelijke structuren. Er wordt geschat dat steden ongeveer 70% van de koolstof produceren en meer dan twee derde van de wereldenergie verbruiken. Het wordt verwacht dat veel steden zoals Miami, New York, San Diego en Jakarta, samen met een aanzienlijk gebied in China en India, tegen 2050 onder water zullen staan.

Een duurzamere planning van stedelijke ontwikkeling en betere controle over de tijd en middelen die door de bouwsector worden gebruikt (momenteel zeer inefficiënt) kan helpen om de verspilling van energie en de uitstoot van koolstof in de atmosfeer te verminderen. Digitale tweelingen van steden zijn de oplossing voor het probleem – ze kunnen helpen om alle processen van verstedelijking te optimaliseren, zoals ontwerp, planning, bouw en dagelijks beheer. Digitale tweelingen kunnen de verspilling van energie die voortkomt uit slecht geïsoleerde, oude gebouwen verminderen, evenals de uitstoot die voortkomt uit de ineffectieve verkeersstroom.

Momenteel zijn er veel stedelijke projecten over de hele wereld in uitvoering. Deze steden hebben nog geen digitale tweelingen, maar het is te verwachten dat dit zal komen als overheden en lokale staten verwachten ze feilloos te onderhouden. De schaal van het project is immens – de meeste grote steden streven ernaar om vroeg of laat slim te worden. Het Ministerie van Huisvesting en Stedelijke Zaken van de Indiase regering heeft 100 steden geselecteerd om tegen 2023 slim te worden. De staten en de regering zijn de belangrijkste investeerders en initiatiefnemers van het project van Indiase slimme steden. Alle slimme Indiase steden worden verwacht de deelname van slimme mensen mogelijk te maken door het gebruik van ICT (mobiele tools).

China heeft een hoger aantal slimme stadsprojecten in uitvoering – bijna 500. Er zijn 100 leidende steden, met de meest bekende op de lijst zoals Beijing, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu en Wuhan. De meeste van hen zijn nog in aanbouw, maar het wordt verwacht dat China het eerste land op aarde zal zijn dat in de toekomst volledig slim is.

Sommige van de grootste slimme steden bevinden zich in de Verenigde Staten, en dat zijn New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami en Minneapolis. Londen en Dubai worden ook slim, net als Parijs, Jakarta, Melbourne, Barcelona en Taipei. Zoals we zien streven de meeste van de grootste steden ernaar om in de nabije toekomst slim te worden, en uiteindelijk zullen ze allemaal hun digitale tweelingen hebben.

• De Aarde en de landbouw

Voor verdere controle over de uitstoot van koolstofdioxide wordt de digitale tweeling van de Aarde ontwikkeld. Er wordt gesteld dat de digitale tweeling zou moeten helpen om veranderingen in het klimaat te voorspellen en de gevolgen van dergelijke veranderingen te voorspellen. Het project begon medio 2021 en het wordt verwacht dat het minstens tien jaar zal duren. Uiteindelijk zal er een volledig, zeer nauwkeurig digitaal model van de Aarde worden ontworpen. De replica van de Aarde is bedoeld om alle processen die zich op het aardoppervlak voordoen, weer te geven. Voedsel, water en energie zullen ook via deze tweeling worden gemonitord.

Sommige van de oplossingen met betrekking tot digitale tweelingen worden al in de landbouw gebruikt om de productie van gewassen zoals maïs, tarwe en soja te verhogen. De sensoren monitoren het weer en de kwaliteit van de bodem. Natuurlijke gebeurtenissen zoals tornado’s, overstromingen en droogtes vormen een risico voor de voedselzekerheid; nauwkeurige voorspellingen die door digitale tweelingtechnologie worden geleverd, kunnen de oplossing voor de landbouw zijn.

• Menselijke digitale tweelingen

Een digitale wereld van slimme digitale steden heeft misschien digitale menselijke inwoners nodig om te gedijen. Mensen kunnen hun digitale tweelingen hebben en de technologie staat al de creatie van dergelijke entiteiten toe. Digitale tweelingen van mensen die een digitaal leven zullen leiden, worden verwacht voor het einde van het decennium in gebruik te komen, wat vrij snel is. Deze digitale tweelingen worden voorspeld om te denken en te leren van echte modellen – mensen.

Bedreigingen en zorgen

Digitale tweelingen van mensen kunnen nuttig zijn voor werkgevers, bedrijven en ondernemingen, maar zou het ook even voordelig zijn voor individuele mensen? Het kan zeer onethisch en schadelijk voor menselijke interacties blijken te zijn. Menselijke digitale tweelingen die de benodigde vaardigheden leren, kunnen mensen vervangen en overbodig maken. Werkgevers kunnen besluiten een digitale mens in plaats van een echt persoon in te huren, wat alleen maar begrijpelijk is als je de kosten van levensonderhoud van beide wezens vergelijkt.

Het einde van vrijheid en vrije wil. Onder de lof voor de functionaliteiten van digitale tweelingen van steden zijn er die misschien helemaal niet zo voordelig voor mensen zijn. Er wordt gezegd dat overheden, of andere beheersende entiteiten, alle vitale aspecten van het leven in de stedelijke ruimte kunnen controleren. De digitale tweeling zal in staat zijn om de verkeersstroom te controleren – wat betekent dat men misschien niet kan reizen waar hij wil en om de temperatuur van kamers en water die in de flats van burgers worden gebruikt te controleren – wat betekent dat je misschien niet meer lange douches kunt nemen.

De hoeveelheid macht en controle die door de technologie van digitale tweelingen aan onbekende, onvoorspelbare autoriteiten wordt verleend die onze steden zullen besturen, is buitensporig en gevaarlijk – er zullen een miljoen manieren zijn om ongehoorzame individuen te straffen, gewoon door de onmiddellijke omgeving van de persoon te manipuleren (gebrek aan toegang tot diensten, beperkte hoeveelheid middelen, beperkte mogelijkheid om te reizen).

     

Echte mensen kunnen gedwongen worden om in kleine, afgesloten ruimtes te leven, zonder toegang tot de natuur of andere levende wezens. Terwijl detailhandelsbedrijven van plan zijn om de virtuele realiteit binnen te gaan, zal winkelen ook via virtuele middelen worden gerealiseerd. Het lijkt erop dat sommige van de belangrijkste ontwerpers van digitale tweelingtechnologie zijn vergeten dat winkelen niet alleen gaat om het verwerven van goederen, maar meer te maken heeft met: socialiseren, entertainment en verfrissing voor de geest.

Momenteel zijn er levende voorbeelden van slimme steden die kunnen worden geanalyseerd in relatie tot ethiek en vrijheidskwesties. Beijing wordt geprezen om zijn betalingssysteem dat een cashloze bestaan in de hele stad mogelijk maakt – zullen alle burgers van de wereld gedwongen worden om een slim apparaat te hebben? Guangzhou heeft identiteitskaarten vervangen door smartphones – het systeem is volledig operationeel, maar biedt een grotere controle over de individuele burgers dan ooit mogelijk was. Mensen die de overheid bekritiseren, hebben in Guangzhou geen kans meer om zich te verstoppen.

De meest cruciale vraag over digitale tweelingen van de echte ruimte (steden, Aarde, objecten) en digitale tweelingen van mensen is de link tussen de mens en zijn replica die vereist is voor het hele proces – zou het een smartphone of een ander apparaat zijn? De overgang naar digitale realiteit lijkt noodzakelijk voor sommige gebieden van het menselijk leven, maar de technologie van digitale tweelingen is zeer energie-intensief. Moeten we ons niet afvragen of alle toepassingen van de technologie van digitale tweelingen echt noodzakelijk zijn in alle aspecten van ons leven en wie precies er baat bij heeft dat menselijke prototypes leven met denkende tweelingen in een onwerkelijke, onnatuurlijke en volledig controleerbare wereld?

Als je onze inhoud leuk vindt, sluit je dan aan bij onze drukke bijengemeenschap op Facebook, Twitter, LinkedIn, Instagram, YouTube, Pinterest.