Cosa sono i gemelli digitali? Quando Black Mirror diventa realtà

Ti sei spaventato guardando Black Mirror? Hai pensato al futuro con apprensione? Abbiamo un messaggio per te: c’è una tecnologia che dovrebbe farti riflettere. Il mondo irreale di Black Mirror diventa realtà. Parliamo dei gemelli digitali.

Gemelli digitali – indice:

1. Che cos’è un gemello digitale?
2. Quali sono i principali tipi di gemelli digitali?
3. Qual è la differenza tra gemelli digitali e simulazione?
4. Principali aree di applicazione dei gemelli digitali
5. Vantaggi dei gemelli digitali per l’industria
6. Applicazioni future dei gemelli digitali
7. Minacce e preoccupazioni

Che cos’è un gemello digitale?

Un gemello digitale è un modello in realtà virtuale progettato per riflettere un altro oggetto fisico che esiste nel mondo reale. Il gemello digitale è una replica esatta di un oggetto, non solo un’immagine o uno schema, né tantomeno una simulazione dell’oggetto, ma una replica che riflette tutte le caratteristiche dell’oggetto. La replica o il concetto digitale che contiene le informazioni sull’oggetto reale può essere creato ed esistere come l’oggetto stesso ed essere collegato al suo modello fisico in modo permanente.

Tutto ciò significa che il concetto di gemelli digitali contiene tre elementi principali: spazio reale con l’oggetto reale, spazio virtuale con oggetti virtuali e la connessione tra di essi che consente un flusso costante di informazioni tra spazio virtuale e spazio reale.

L’idea di utilizzare la tecnologia dei gemelli digitali è stata introdotta per la prima volta nel 1991 nella pubblicazione intitolata Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox dal computer esperto di Yale David Gelernter. Nella pubblicazione, Gelernter sostiene che rappresentazioni esatte del mondo accessibili attraverso lo schermo del computer saranno disponibili per tutti nel prossimo futuro. Nella sua visione, le persone saranno in grado di interagire con le immagini allo stesso modo in cui interagiscono con la realtà vissuta ogni giorno. Gelernter prevede che i computer saranno utilizzati in modo diverso e spiega come sia possibile costruire una replica del mondo con le tecnologie odierne.

Il concetto di gemelli digitali è stato sviluppato anche dal professor Michael Grieves, a cui si attribuisce la prima applicazione dell’idea nell’industria manifatturiera. Ha presentato il concetto nel 2002 in un evento dedicato alla gestione del ciclo di vita del prodotto. Inizialmente, il concetto era noto come il Modello degli Spazi Riflessi. I suoi articoli e pubblicazioni lodano la perfezione e l’usabilità dei prodotti digitali che non sono solo indistinguibili dai loro modelli reali e sono ottimi per scopi di test e simulazione.

Tuttavia, la tecnologia dei gemelli digitali non è così recente come sembra. La NASA ha utilizzato la tecnologia dei gemelli digitali già negli anni ’60 durante le loro missioni di esplorazione spaziale quando le navette spaziali venivano replicate sulla terra e utilizzate per test e ricerche. Il termine “gemelli digitali”, così come lo comprendiamo oggi, è stato utilizzato dallo specialista della NASA John Vickers nel 2010.

Quali sono i principali tipi di gemelli digitali?

Ci sono diversi tipi di gemelli digitali, ma la principale differenza è nell’area o nella profondità di applicazione, quindi possiamo parlare di: gemelli di parti, gemelli di asset, gemelli di sistema o gemelli di processo. I gemelli di parti sono molto basilari, piccoli gemelli di componenti funzionanti. I gemelli di asset sono utilizzati per i cosiddetti asset formati da due componenti separate che lavorano insieme. I gemelli di asset consentono l’osservazione e la misurazione dei due componenti in azione.

I gemelli di sistema sono al livello successivo di complessità. Questi gemelli replicano interi sistemi funzionanti e consentono di studiare oggetti fisici più grandi. I gemelli di processo riflettono il lavoro di enormi sistemi come fabbriche o altre grandi strutture. I gemelli di processo aiutano a osservare interazioni complicate e consentono la sincronizzazione degli elementi per raggiungere la massima efficienza operativa possibile.

Qual è la differenza tra gemelli digitali e simulazione?

I concetti di simulazioni e gemelli digitali sono talvolta utilizzati in riferimento agli stessi oggetti digitali, ma sono cose diverse e i concetti sottostanti sono diversi. La simulazione è solitamente creata su una piattaforma come software CAD o altro e non deve avere alcuna relazione con alcun oggetto fisico reale.

Un gemello digitale, al contrario, deve essere creato in connessione con l’oggetto fisico reale. L’intero processo di creazione dei gemelli digitali si basa su dati reali relativi all’oggetto. La replica digitale è collegata all’oggetto reale tramite sensori IoT e riceve dati in tempo reale, il che significa che i dati vengono costantemente aggiornati. Il flusso di informazioni tra il gemello digitale e l’oggetto è bidirezionale. I risultati dei processi che si verificano nei gemelli digitali possono essere utilizzati di nuovo con l’oggetto reale e originale.

Principali aree di applicazione dei gemelli digitali

La creazione di gemelli digitali è ancora molto costosa e laboriosa e attualmente, l’uso dei gemelli digitali è limitato a determinate aree. Vengono utilizzati ampiamente in settori come:

• Pianificazione urbana

I gemelli digitali delle città possono mostrare dati spaziali realistici in sistemi 3D e 4D. L’applicazione dei gemelli consente una pianificazione urbana più coerente dell’ambiente. Attualmente, sempre più città decidono di unirsi a Shanghai e Singapore e creare i loro gemelli. Tutti i dati sono disponibili in tempo reale quindi migliora notevolmente tutte le operazioni relative alla progettazione di strade, edifici e sistemi di trasporto. La maggior parte delle nuove città che vengono costruite recentemente in Medio Oriente hanno i loro gemelli digitali creati contemporaneamente.

• Industria automobilistica

La seconda applicazione molto importante dei gemelli digitali la troviamo nell’industria automobilistica. Le auto hanno una struttura complicata che coinvolge molti sistemi che devono lavorare insieme senza il rischio di rottura. I gemelli digitali aiutano a aumentare le prestazioni e l’efficienza dei veicoli. Nel caso delle auto che funzionano con l’uso del supporto dell’IA, i gemelli digitali consentono un controllo anticipato della validità delle previsioni.

• Sanità

Inizialmente, tutti i gemelli digitali utilizzati nell’industria sanitaria erano repliche di prodotti e attrezzature. Attualmente, il concetto di gemello digitale nella sanità viene applicato ai pazienti che devono essere diagnosticati e monitorati. Modelli completamente personalizzati dei pazienti vengono costruiti. Queste repliche consentono di memorizzare e monitorare i parametri dello stile di vita. I gemelli digitali dell’intera popolazione consentiranno una maggiore ricerca di modelli.

• Industria manifatturiera

I gemelli digitali mostrano il funzionamento dell’oggetto attraverso l’intero ciclo di vita. La prima applicazione della tecnologia dei gemelli digitali è stata nell’industria manifatturiera. Tutti i prodotti complicati possono essere prodotti con l’uso dei gemelli digitali e questi possono essere utilizzati in ogni fase della produzione.

• Impianti di energia

I gemelli digitali aiutano a pianificare la programmazione di entità così grandi e complesse come gli impianti di energia. Tutti i tipi di grandi motori e turbine devono essere mantenuti regolarmente e il loro funzionamento dipende fortemente da processi ciclici che devono essere gestiti in modo ordinato per mantenerli in funzione. I gemelli digitali sembrano essere indispensabili qui.

Vantaggi dei gemelli digitali per l’industria

• Riduzione del rischio

La salute e la sicurezza dei dipendenti così come dell’ambiente possono essere protette mediante l’uso di software per gemelli digitali. Gli obiettivi aziendali possono essere mantenuti attraverso la riduzione degli incidenti durante il processo di produzione. Con la tecnologia dei gemelli digitali, è molto più facile evitare costosi fermi.

• Qualità dei prodotti

Con una migliore comprensione fornita dalle simulazioni eseguite tramite la tecnologia dei gemelli digitali, le aziende possono migliorare la qualità dei loro prodotti e personalizzarli in tempo reale, quando si presenta la necessità.

• Il costo di manutenzione è più basso

I gemelli digitali forniscono all’azienda previsioni relative all’intero processo di produzione. Questo consente di pianificare riparazioni o cambi di parti prima che qualcosa si rompa.

Applicazioni future dei gemelli digitali

Non ci sono limiti all’applicazione futura dei gemelli digitali. Attualmente, i gemelli digitali stanno ancora imparando le loro nuove abilità, ma la quantità di denaro investito e la quantità di potenza cognitiva aumentano ogni anno in modo esponenziale. Oggi il mercato dei gemelli digitali sta crescendo principalmente in diversi settori leader come manifatturiero, automobilistico, aviazione, energia, sanità e logistica, ma si prevede che il suo sviluppo futuro coprirà tutte le possibili aree di attività umana.

• Città intelligenti

Il motivo principale per cui gli scienziati desiderano creare gemelli digitali per città e paesi è l’emissione di carbonio generata da enormi strutture urbane. Si stima che le città producano circa il 70% del carbonio e consumino più di due terzi dell’energia mondiale. Si prevede che molte città come Miami, New York, San Diego e Giacarta, insieme a una significativa area di terra in Cina e India, saranno sott’acqua entro il 2050.

Pianificazione urbana più sostenibile e un migliore controllo nel tempo e delle risorse utilizzate dall’industria delle costruzioni (attualmente altamente inefficiente) possono aiutare a ridurre gli sprechi di energia e le emissioni di carbonio nell’atmosfera. I gemelli digitali delle città sono la soluzione al problema: possono aiutare a ottimizzare tutti i processi di urbanizzazione come progettazione, pianificazione, costruzione e gestione quotidiana. I gemelli digitali possono ridurre gli sprechi di energia provenienti da edifici vecchi e mal isolati, così come abbassare le emissioni provenienti dal flusso di traffico inefficace.

Attualmente, ci sono molti progetti di città urbane in corso in tutto il mondo. Queste città non hanno ancora i loro gemelli digitali, ma è lì che devono arrivare se i governi e gli stati locali si aspettano di mantenerli senza problemi. La scala del progetto è immensa: la maggior parte delle grandi città mira a diventare intelligente prima o poi. Il Ministero dell’Abitazione e degli Affari Urbani del Governo dell’India ha selezionato 100 città per diventare intelligenti entro il 2023. Gli stati e il governo sono i principali investitori e iniziatori del progetto delle città intelligenti indiane. Tutte le città intelligenti indiane dovrebbero consentire la partecipazione di persone intelligenti attraverso l’uso delle ICT (strumenti basati su mobile).

La Cina ha un numero maggiore di progetti di città intelligenti in corso – quasi 500. Ci sono 100 città leader, con le più conosciute nella lista come Pechino, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu e Wuhan. La maggior parte di esse è ancora in costruzione, ma si prevede che la Cina sarà il primo paese sulla Terra a diventare completamente intelligente in futuro.

Alcune delle più grandi città intelligenti si trovano negli Stati Uniti, e queste sono New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami e Minneapolis. Londra e Dubai stanno diventando intelligenti, così come Parigi, Giacarta, Melbourne, Barcellona e Taipei. Come vediamo, la maggior parte delle più grandi città mira a diventare intelligente nel prossimo futuro, e tutte avranno i loro gemelli digitali alla fine.

• La Terra e l’agricoltura

Per un ulteriore controllo sulle emissioni di anidride carbonica, si sta sviluppando il gemello della Terra. Si afferma che il gemello digitale dovrebbe aiutare a prevedere i cambiamenti climatici e prevedere gli esiti di tali cambiamenti. Il progetto è iniziato a metà 2021 e si prevede che durerà almeno dieci anni. Alla fine, sarà progettato un modello digitale completo e altamente accurato della Terra. La replica della Terra mira a rappresentare tutti i processi che si verificano sulla superficie terrestre. Cibo, acqua ed energia saranno monitorati attraverso questo gemello.

Alcune delle soluzioni relative ai gemelli digitali sono già utilizzate in agricoltura per aumentare la produzione di colture come mais, grano e soia. I sensori monitorano il clima e la qualità del suolo. Eventi naturali come tornado, inondazioni e siccità pongono un rischio per la sicurezza alimentare; previsioni accurate fornite dalla tecnologia dei gemelli digitali possono essere la soluzione per l’agricoltura.

• Gemelli digitali umani

Un mondo digitale di città intelligenti potrebbe aver bisogno di abitanti umani digitali per prosperare. Gli esseri umani possono avere i loro gemelli digitali e la tecnologia consente già la creazione di tali entità. Si prevede che i gemelli digitali degli esseri umani che condurranno una vita digitale saranno utilizzati prima della fine del decennio, il che è piuttosto presto. Questi gemelli digitali sono previsti per pensare e apprendere dai modelli reali – gli esseri umani.

Minacce e preoccupazioni

I gemelli digitali degli esseri umani possono essere utili per datori di lavoro, aziende e compagnie, ma sarebbero ugualmente benefici per le persone individuali? Potrebbe rivelarsi altamente non etico e dannoso per le interazioni umane. I gemelli digitali umani che apprenderanno le competenze necessarie potrebbero sostituire gli esseri umani e renderli superflui. I datori di lavoro potrebbero decidere di impiegare un umano digitale invece di una persona reale, il che è comprensibile confrontando i costi di vita di entrambe le creature.

La fine della libertà e del libero arbitrio. Tra i complimenti per le funzionalità dei gemelli digitali delle città ci sono quelli che potrebbero non essere affatto benefici per gli esseri umani. Si dice che i governi, o altre entità gestionali, potrebbero essere in grado di controllare tutti gli aspetti vitali della vita nello spazio urbano. Il gemello digitale sarà in grado di controllare il flusso del traffico – il che significa che una persona potrebbe non essere in grado di viaggiare dove desidera e controllare la temperatura delle stanze e dell’acqua utilizzata negli appartamenti dei cittadini – il che significa che potresti non essere in grado di fare più lunghe docce.

La quantità di potere e controllo concessa dalla tecnologia dei gemelli digitali a autorità sconosciute e imprevedibili che governeranno le nostre città è eccessiva e pericolosa: ci saranno un milione di modi per punire gli individui disobbedienti, semplicemente manipolando l’ambiente immediato della persona (mancanza di accesso ai servizi, quantità limitata di risorse, capacità limitata di viaggiare).

     

Gli esseri umani reali potrebbero essere costretti a vivere in luoghi piccoli e ristretti, senza accesso alla natura o ad altre creature viventi. Poiché le aziende di vendita al dettaglio pianificano di entrare nella realtà virtuale, lo shopping sarà realizzato anche attraverso mezzi virtuali. Sembra che alcuni dei principali progettisti della tecnologia dei gemelli digitali abbiano dimenticato che lo shopping non riguarda solo l’acquisizione di beni, ma ha più a che fare con: socializzazione, intrattenimento e rinfresco per la mente.

Attualmente, ci sono esempi viventi di città intelligenti che possono essere analizzati in relazione a questioni etiche e di libertà. Pechino è lodata per il suo sistema di pagamento che consente un’esistenza senza contante in tutta la città – tutti i cittadini del mondo saranno costretti ad avere un dispositivo intelligente? Guangzhou ha sostituito le carte d’identità con smartphone – il sistema è completamente operativo, ma consente un maggiore controllo sui singoli cittadini di quanto sia mai stato possibile. Le persone che criticano il governo non hanno più la possibilità di nascondersi a Guangzhou.

La domanda più cruciale sui gemelli digitali dello spazio reale (città, Terra, oggetti) e sui gemelli digitali degli esseri umani riguarda il legame tra l’essere umano e la sua replica che è richiesta per l’intero processo – sarebbe uno smartphone o un altro dispositivo. Il cambiamento nella realtà digitale sembra essere necessario per alcune aree della vita umana, ma la tecnologia dei gemelli digitali è molto energivora. Non dovremmo chiederci se tutte le applicazioni della tecnologia dei gemelli digitali siano davvero necessarie in tutti gli aspetti della nostra vita e chi esattamente desidera trarre vantaggio dall’avere prototipi umani che vivono con gemelli pensanti in un mondo irreale, innaturale e completamente controllabile?

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