Gemello Digitale

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Un gemello digitale è la rappresentazione virtuale di un'entità fisica, vivente o non vivente, di una persona o di un sistema anche complesso.[1]

La componente digitale è in qualche modo connessa con la parte fisica, con la quale può scambiare dati e informazioni, sia in modalità sincrona (in tempo reale), che asincrona (in tempi successivi).

Il gemello digitale può evolversi fino a diventare una vera e propria replica digitale di risorse fisiche potenziali ed effettive (gemello fisico), di processi, di persone, di luoghi, di infrastrutture, di sistemi e dispositivi che possono essere utilizzati per vari scopi.[2]

La componente digitale può includere tutte le informazioni relative al ciclo di vita degli elementi fisici che rappresenta.[3]

In termini generali le principali caratteristiche del gemello digitali sono:

  1. L'insieme dei dati e delle informazioni in qualunque modo riferibili alle entità rappresentate dal gemello digitale.
  2. la connessione tra gli elementi della componente fisica con la corrispondente parte virtuale (cibernetica).[4]
  3. la possibilità di accesso ubiquitario a dati e risorse informatiche attraverso il web, con possibilità di ricerca e analisi delle informazioni (big data, machine lerarning, intelligenza artificiale).
  4. lo scambio di dati e informazioni tra la componente virtuale (cibernetica) e quella fisica, con utilizzo di sensori e attuatori.[5]

Il concetto di gemello digitale può essere paragonato ad altri concetti (ambienti di realtà incrociata, cospazi, modelli speculari), che mirano, in generale, a modellare parte del mondo fisico (ad esempio un oggetto o un luogo) con la sua rappresentazione cyber (che può essere un'astrazione di alcuni aspetti del mondo fisico).[6][7] Utile citare il libro di David Gelernter Mirror Worlds.[8]

I gemelli digitali possono integrare l'internet delle cose, l'intelligenza artificiale, l'apprendimento automatico e l'analisi dei dati con i grafici delle reti spaziali.[9] Possono creare modelli di simulazione digitale che si aggiornano e cambiano quando cambiano le loro controparti fisiche.

Un gemello digitale può apprendere e aggiornarsi continuamente da più fonti. Può anche rappresentare, in tempo reale, lo stato, la condizione di lavoro o la posizione degli oggetti o del sistema fisico.

I dati che rappresentano il gemello digitale possono derivare dalle fonti più diverse: dai sensori che trasmettono vari aspetti delle sue condizioni operative; dati storici relativi alle condizioni passate; dati forniti da esperti umani, come ingegneri, tecnici, medici, con una conoscenza specifica e pertinente; dati raccolti da altre macchine simili, o dai sistemi e dall'ambiente di cui può far parte. informazioni recuperate da qualunque banca dati accessibile attraverso Internet.

Il gemello digitale può anche utilizzare sistemi di machine learning e di intelligenza artificiale, per elaborare i dati e produrre nuova conoscenza.

Il termine gemello digitale è particolarmente diffuso in ambito industriale, dove è specificatamente utilizzato per indicare la riproduzione virtuale di un processo o di un servizio reale realizzato attraverso i dati raccolti dai sensori.

In molti settori industriali, i gemelli digitali sono già ampiamente utilizzati per ottimizzare il funzionamento e la manutenzione sia di beni fisici che di sistemi e processi produttivi.[10] Rappresentano una tecnologia che si basa sull'Internet industriale delle cose (IOT), in cui gli oggetti fisici possono vivere e interagire virtualmente con altre macchine e persone.[11]

Nel contesto dell'Internet delle cose, i gemelli digitali vengono anche definiti "cyberobject" o "avatar digitali".[12]

Il gemello digitale è anche un componente importante del concetto di sistema ciberfisico.

Struttura e modello[modifica | modifica wikitesto]

Il concetto di Gemello Digitale è stato coniato nel 2003 da Michael Grieves secondo il quale il Gemello Digitale corrisponde alla replica digitale di un qualsiasi prodotto fisico. Esso è caratterizzato da tre parti:

  • elemento fisico nello spazio reale;
  • elemento virtuale nello spazio virtuale;
  • dati e informazioni che forniscono le connessioni tra il sistema fisico e virtuale.

È importante sottolineare la forte connessione tra il fisico e il virtuale: infatti, il Gemello Digitale non è semplicemente la copia del prodotto fisico (es. Modello 3D) ma è anche strettamente connesso a questo da specifiche relazioni.

In particolare, si riconoscono tre diverse tipologie di Gemello Digitale: Digital Twin Prototype (DTP), Digital Twin Instance (DTI) e Digital Twin Aggregate (DTA). Con DTP ci si riferisce ai disegni, alle analisi e ai processi per realizzare un prodotto fisico; il DTI è il gemello digitale di ogni singola istanza del prodotto una volta che è realizzato; il DTA è l'aggregazione di DTI i cui dati e informazioni possono essere utilizzati per interrogare il prodotto fisico, per simulazioni e previsioni. Queste tre diverse tipologie di Gemello Digitale vengono gestiti attraverso un Digital Twin Environment (DTE).[13]

Un'altra classificazione del Gemello Digitale si riferisce al diverso livello di flusso dati e informazioni che può avvenire tra la parte fisica e la copia digitale di un Gemello Digitale. A seconda del differente livello di integrazione si parla di: Digital Model (DM), Digital Shadow (DS) e Digital Twin (DT). [14]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ A. El Saddik, Digital Twins: The Convergence of Multimedia Technologies, in IEEE MultiMedia, vol. 25, n. 2, April 2018, pp. 87–92, DOI:10.1109/MMUL.2018.023121167, ISSN 1070-986X (WC · ACNP).
  2. ^ Minds + Machines: Meet A Digital Twin, su Youtube, GE Digital. URL consultato il 26 July 2017.
  3. ^ Introduction to Digital Twin: Simple, but detailed, su Youtube, IBM Watson Internet of Things. URL consultato il 27 June 2017.
  4. ^ Mohan Baruwal Chhetri, Shonali Krishnaswamy e Seng Wai Loke, Smart Virtual Counterparts for Learning Communities, in Web Information Systems – WISE 2004 Workshops, Lecture Notes in Computer Science, vol. 3307, Springer Berlin Heidelberg, 2004, pp. 125–134, DOI:10.1007/978-3-540-30481-4_12, ISBN 9783540304814.
  5. ^ Gianluca Bacchiega, Creating an Embedded Digital Twin: monitor, understand and predict Device Health Failure (PDF), in Inn4mech - Mechatronics and Industry 4.0 Conference Presentation - 2018.
  6. ^ Maria Indrawan, Formal Mirror Models: an Approach to Just-in-Time Reasoning for Device Ecologies, su www.semanticscholar.org, 2008. URL consultato il 9 marzo 2019.
  7. ^ S. W. Loke, B. S. Thai e T. Torabi, The La Trobe E-Sanctuary: Building a Cross-Reality Wildlife Sanctuary, in 2015 International Conference on Intelligent Environments, July 2015, pp. 168–171, DOI:10.1109/IE.2015.36, ISBN 978-1-4673-6654-0.
  8. ^ David Hillel Gelernter, Mirror Worlds, 1992, ISBN 978-0195079067.
  9. ^ Azure Digital Twins, su Microsoft, Microsoft. URL consultato il 24 Sep 2018.
  10. ^ Digital twin to enable asset optimization, su Smart Industry. URL consultato il 26 July 2017.
  11. ^ What Are Digital Twins And Why Will They Be Integral To The Internet Of Things?, su ARC. URL consultato il 26 July 2017.
  12. ^ Philippe Gautier, L'Internet des Objets... Internet, mais en mieux, France, AFNOR, 2011, ISBN 978-2-12-465316-4.
  13. ^ Michael Grieves e John Vickers, Transdisciplinary Perspectives on Complex Systems: New Findings and Approaches, Springer International Publishing, 2017, pp. 85–113, DOI:10.1007/978-3-319-38756-7_4, ISBN 978-3-319-38756-7.
  14. ^ Werner Kritzinger, Matthias Karner e Georg Traar, Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review and classification, in IFAC-PapersOnLine, vol. 51, n. 11, 2018, pp. 1016–1022, DOI:10.1016/j.ifacol.2018.08.474.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]