Симуляция жизни: каким будет мир через несколько лет при развитии цифровых двойников

Секрет успеха — в тренировках

ЦД — это цифровая реплика физического объекта, системы или процесса, которая существует в виртуальной среде. Она полностью синхронизирована с объектом, то есть «живет» вместе с ним, что позволяет предсказывать и моделировать процессы, чтобы эффективно вносить изменения в уже физический объект.

ЦД применяются в разных областях. Cреди самых ярких кейсов, к примеру, можно выделить следующие:

• В марте 2021 года в Окленде команда Emirates Team New Zealand завоевала 36-й Кубок Америки по парусному спорту. Высокоскоростное судно AC75 обеспечило новозеландцам конкурентное преимущество, позволив защитить свой титул в родных водах и расширить границы парусного спорта. Команда создала ЦД судна и смоделировала физику воды и ветра, чтобы можно было, меняя дизайн самого судна (обновляя двойник), смотреть, как ведет себя судно в симулированных условиях плавания. Это в десятки раз увеличило количество вариантов дизайна, которые были протестированы, и позволило разработать самый эффективный.

• Доктор Дэвид Хогансон из детской больницы в Бостоне благодаря разработке ЦД-сердца протестировал новый хирургический подход. Впоследствии это спасло сотни жизней новорожденных с редким заболеванием сердца, при котором кислород из крови поступал только в одно легкое.

• Подразделение потребительской электроники General Electric благодаря симуляционной модели нашло вариант, который на 20% сокращал отходы и поднимал прибыль компании на 10%. Это вывело производство на новый уровень.

Все эти достижения стали возможны благодаря разработке цифровых двойников.

Создание двойника

ЦД создаются путем объединения данных от физического объекта, системы или процесса с передовыми технологиями моделирования и симуляции. Процесс обычно начинается со сбора данных с датчиков, устройств интернета вещей (IoT) и других источников, которые в реальном времени мониторят физический объект или процесс. 

Затем эти данные интегрируются в виртуальную модель с использованием программных платформ. Алгоритмы машинного обучения и ИИ часто используются для интерпретации данных и прогнозирования будущих состояний или поведения. Виртуальная модель постоянно обновляется данными в реальном времени и обеспечивает точное соответствие физическому аналогу.

Затем непосредственно проводятся высокоточные симуляции, чтобы протестировать различные сценарии, оптимизировать процессы и прогнозировать потенциальные проблемы. ЦД также может взаимодействовать с другими двойниками, создавая сложную систему взаимосвязанных виртуальных моделей, предоставляющих более глубокие инсайты. Например, интеграция ЦД телекоммуникационной сети и ЦД клиента сотового оператора позволяет посчитать, какой экономический эффект оказывают обрыв связи, «слабый интернет» и прочие признаки плохой связи на уровень оттока клиента и его удовлетворенность оператором.

Основа всего этого процесса — наличие данных. Они собираются в огромных количествах. А именно:

• смартфоны собирают более 12 ГБ данных на пользователя в месяц;
• Google обрабатывает 99 000 поисковых запросов в секунду и собирает около 40 параметров данных на каждого пользователя;
• Facebook (принадлежит компании Meta, чья деятельность в России признана экстремистской и запрещена) отслеживает 52 000 параметров данных на человека, включая интересы, отношения, политические предпочтения, покупательское поведение и историю браузера;
• умные часы генерируют подробные данные о здоровье, включая частоту сердечных сокращений, паттерны сна, физическую активность и даже уровень кислорода. Ожидается, что к 2030 году рынок носимых электронных устройств достигнет почти $250 млрд.
• по оценкам IDC, к 2025 году будет 55,7 млрд подключенных устройств IoT, которые будут генерировать почти 80 млрд зеттабайт данных к 2025 году.

Как будет развиваться технология

Можно выделить четыре основных направления:

• Продуктовые двойники — это цифровая репрезентация продукта на разных стадиях его жизненного цикла или физического объекта, которая предоставляет данные о нем в реальном времени, как если бы он был в эксплуатации. Это может быть, например, двигатель самолета. На физическом объекте расположены сотни датчиков, которые в режиме реального времени передают информацию в ЦД. Это помогает понять, как работает двигатель в разных погодных условиях, и постоянно симулировать его производительность. Это позволяет, например, понять, что через 100 часов налета ему нужен ремонт, так как из-за непредвиденных погодных условий что-то сломается раньше времени.

• Системные двойники: они моделируют взаимодействие между физическими и цифровыми процессами, включая производственные процессы, сквозное управление цепочками поставок, операции магазинов и пути клиентов. Например, ЦД сквозной цепочки поставок (включая сырье, поставщиков, фабрику, логистику, магазины и продавцов). Он позволяет заранее предупреждать о сбоях в производстве одного из поставщиков и симулировать бесшовный переход к новому. Виртуальный магазин направит менеджерам рекомендации по обновлению, компоновке и выкладке товара для заполнения временных пробелов на полках, а также обучит персонал, чтобы они были готовы ответить на вопросы клиентов о любых изменениях продукции.

• ЦД человека — это виртуальное представление клиента/пациента/ученика/сотрудника, созданное на основе данных, собираемых в реальном времени через различные точки взаимодействия — такие как покупательское поведение, предпочтения и взаимодействия в Сети, данные о здоровье и т. д.

• Инфраструктурные двойники — цифровые модели физической инфраструктуры, такой как шоссе, здания, стадионы и целые города. Такой ЦД уже есть у Нью-Йорка. 

Какие риски несут ЦД

Поскольку в применении ЦД идет речь о сборе огромного количества данных и влиянии на реальные физические объекты, то основными рисками будут:

• конфиденциальность и безопасность данных. Хакеры могут взламывать системы хранения ЦД, чтобы получить доступ к критически важным операциям компаний или конфиденциальной информации. В этом же контексте простым людям угрожает возможность кражи личности. ЦД часто требуют конфиденциальных персональных данных — показатели здоровья или поведенческие паттерны, геолокацию и адрес. Эти данные можно легко скомпрометировать, что приведет к краже личности, финансовым махинациям и даже к кибербуллингу. Кроме того, возникают этические вопросы вокруг использования персональных данных для симуляций без явного согласия или осведомленности того, с кого их собрали;

• угроза жизни и здоровью людей. Любые расхождения между виртуальными и физическими моделями могут привести к ошибочным решениям, которые сильно навредят обычным людям. Например, сбои в управлении давлением воды на гидроэлектростанции при интеграции в ЦД могут вызвать сильные наводнения;

• усугубление цифрового разрыва между бедными и богатыми странами. Сейчас технологические разработки сосредоточены в ограниченном количестве стран. Бурное развитие цифровых двойников будет происходить в этих же локациях, и мир получит еще большее усиление социальных и экономических неравенств.

Каким будет мир с ЦД в ближайшем будущем 

Если брать во внимание факты очень стремительного развития ИИ и скорость строительства дата-центров, создающих инфраструктуру для цифровых двойников, можно уже сейчас предположить, какие конкретные кейсы применения ЦД обретут массовость к 2030 году.

• Персонализированные виртуальные медицинские консультанты

В будущем у каждого человека будет свой ЦД — виртуальное представление его тела, данных о здоровье и образе жизни. Этот двойник будет постоянно обновляться биометрическими данными с носимых устройств, позволяя медицинским консультантам на основе ИИ предоставлять рекомендации в реальном времени по питанию, упражнениям, ментальному здоровью и улучшению сна. ЦД даже смогут предсказывать потенциальные риски для здоровья и предлагать превентивные меры.

• Учебные планы и цифровые двойники студентов

Основываясь на поведении учащихся, прогрессе и трудностях, их цифровые двойники могут предоставлять индивидуальные уроки, предлагать лучшие упражнения и даже симулировать будущие карьерные пути. Это позволит студентам получать персонализированное руководство и наставничество на протяжении всего учебного пути, что приведет к более эффективным учебным результатам. Попытки создать такие ЦД уже появляются в России и США. Отсюда вытекает следующий кейс.

• Персональные симуляторы жизни для принятия решений

Цифровые двойники индивидуумов будут использоваться для симуляции важных жизненных решений вроде смены карьеры, переезда или крупных покупок. Вводя различные переменные — финансовые, личные и профессиональные, — эти двойники могут помочь людям визуализировать и предсказывать долгосрочное влияние их решений. Например, смоделировать, как переезд в новый город может повлиять на ваши карьерные перспективы, финансы и социальную жизнь в течение следующих 5-10 лет.

• Иммерсивные путешествия и туристический опыт

В ближайшем будущем будут созданы ЦД популярных туристических направлений, позволяющие пользователям виртуально исследовать места перед бронированием поездок. Такие ЦД могут симулировать реальную обстановку, позволяя пользователям посмотреть виды и испытать атмосферу локации из собственного дома. Например, вы можете прогуляться по цифровой версии Лувра в Париже или исследовать улицы Токио перед тем, как решить посетить их лично. Эта технология будет развиваться параллельно рынку VR. Ожидается, что к 2028 году количество гарнитур VR в мире составит 24,7 млн единиц, что также простимулирует рынок виртуальных путешествий.

Кроме того, ЦД туристических мест помогут оценивать экономические показатели региона. Подобные примеры уже стали появляться в России. 

• Автономные транспортные средства и управление трафиком

С ожидаемым распространением автономных транспортных средств (до 2030 года этот рынок будет расти ежегодно на 32%) цифровые двойники всей транспортной сети будут использоваться для симуляции и управления потоком трафика, снижая заторы и повышая безопасность на дорогах. Отдельные примеры уже есть в России, а в будущем каждое автономное транспортное средство будет иметь свой ЦД, который будет взаимодействовать с системой трафика для оптимизации маршрутов и предотвращения аварий. Эта технология может значительно сократить время в пути и улучшить городскую мобильность и безопасность людей. 

• Цифровые аватары для делегирования рабочих задач 

СЕО Zoom Эрик Юань заявил, что ЦД заменят людей на видеовстречах уже в течение ближайших пяти-шести лет. Каждый пользователь будет обладать языковой моделью, обученной на его данных для решения конкретных рабочих задач. Такие ЦД будут отвечать за нас на электронные письма, присутствовать на Zoom-встречах и др. Это позволит сократить рабочий день, освободить время для более креативных задач и снизить риск выгорания. 

• Цифровые копии умерших родственников 

Уже сейчас появилась возможность воссоздавать цифровые копии умерших родственников. Например, музыкант Канье Уэст подарил звезде реалити-шоу Ким Кардашьян говорящую голограмму ее покойного отца. Учитывая, что стоимость технологии клонирования снизилась с $2000-3000 до нескольких сотен долларов, в ближайшее время это станет доступно большому количеству людей. 

Мнение редакции может не совпадать с точкой зрения автора