Definition Was ist Digital Twin Computing?

Digital Twin Computing ist eine Kerntechnologie des Innovative Optical and Wireless Network. Die Anwendungsgebiete herkömmlicher digitaler Zwillinge werden durch den Einsatz moderner Technologien erweitert. Digitale Zwillinge beliebiger Objekte interagieren miteinander und schaffen eine umfassende Simulation der realen Welt.

Das Akronym für Digital Twin Computing lautet DTC. Beim Digital Twin Computing handelt es sich um eine von drei Kerntechnologien des so genannten Innovative Optical and Wireless Network (IOWN). Die anderen beiden Kerntechnologien des IOWN sind das All-Photonics Network (APN) und Cognitive Foundation (CF).

DTC und IOWN gehen auf eine Initiative des japanischen Unternehmens NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) zurück. Digital Twin Computing soll die Anwendungsgebiete des Konzepts herkömmlicher digitaler Zwillinge durch den Einsatz moderner Technologien deutlich erweitern. Digitale Zwillinge werden in die Lage versetzt, zu interagieren, und lassen sich beliebig miteinander kombinieren. So entsteht im Cyberspace eine präzise und umfassende Simulation der realen Welt, aus der sich genaue Vorhersagen für die Zukunft ableiten und neue Dienste generieren lassen.

DTC schließt neben digitalen Zwillingen für Objekte und Systeme wie Maschinen auch digitale Abbilder des Menschen und seiner inneren Zustände mit ein. Dadurch lässt sich auch die Interaktion des Menschen mit den Objekten seiner Umgebung simulieren. Ziel der DTC-Initiative ist es, ein virtuelles Modell zu generieren, das aus einer Vielzahl digitaler Zwillinge besteht und die reale Welt im Cyberspace in einer bisher nicht erreichten Genauigkeit repliziert. Durch die Einbeziehung menschlicher digitaler Zwillinge mit ihren Gedanken und Entscheidungen geht das Digital Twin Computing über die reine physische Reproduktion der realen Welt hinaus. DTC kann dadurch auch zur Lösung sozialer und gesellschaftlicher Probleme beitragen und eine intelligent vernetzte Gesellschaft schaffen.

Was ist ein digitaler Zwilling und wie unterscheidet sich DTC vom herkömmlichen Digital-Twin-Konzept?

Um das Grundprinzip des Digital Twin Computing näher zu erläutern, ist es zunächst sinnvoll, einen kurzen Blick auf das herkömmliche Konzept des digitalen Zwillings (Digital Twin) zu werfen. Bei einem digitalen Zwilling handelt es sich um ein digitales, virtuelles Abbild eines materiellen oder immateriellen Objekts oder Systems der realen Welt.

Die digitalen Abbilder bestehen aus Algorithmen, Daten und Modellen und simulieren Eigenschaften, Verhalten und Abläufe der realen Objekte oder Systeme. Über Sensoren und Schnittstellen können sie mit der realen Welt gekoppelt sein. Die Ergebnisse der Simulationen einzelner digitaler Twins werden in die reale Welt übertragen und dort genutzt. Für beispielsweise die Industrie 4.0 sind digitale Zwillinge eine wichtige Grundlage. Sie begleiten die Entwicklungs-, Produktions- und Betriebsprozesse der Produkte und Services. Eine umfassende Interaktion vieler verschiedener digitaler Zwillinge und virtueller Abbilder des Menschen ist jedoch nicht vorgesehen.

Genau an dieser Stelle setzt das Konzept des Digital Twin Computing an. Es bildet auch den Menschen und seine Gedanken und Entscheidungen durch digitale Zwillinge ab und lässt beliebige digitale Zwillinge im Cyberspace miteinander interagieren, um eine präzise Simulation der realen Welt zu schaffen. Während herkömmliche digitale Zwillinge für einen bestimmten Zweck erstellt und verwendet werden, verschmilzt Digital Twin Computing viele digitale Zwillinge verschiedener Branchen und Bereiche miteinander.

Architektur des Digital Twin Computing und digitale Zwillinge des Menschen

Die Architektur des Digital Twin Computing ist in Schichten (Layer) aufgebaut. Es sind folgende vier Schichten vorgesehen:

• Cyber/Physical Interaction Layer

• Digital Twin Layer

• Digital World Presentation Layer

• Application Layer

Die unterste Schicht bildet die cyber/physikalische Interaktionsschicht. Sie ist für die Interaktion der realen Welt der Dinge und des Menschen mit dem Cyberspace vorgesehen. Es werden die physischen Daten der realen Welt zur Generierung digitaler Zwillinge gesammelt und Rückmeldungen aus der virtuellen, digitalen Welt an die reale Welt übermittelt. Zur Realisierung dieser Funktionen kommen Technologien und Geräte wie Kameras, Sensoren, VR- und AR-Headsets oder LiDAR (Light Detection and Ranging) und andere zum Einsatz. In der Digital-Twin-Schicht werden die digitalen Zwillinge mithilfe der Daten aus der cyber/physikalischen Interaktionsschicht generiert und gepflegt. Die Digital-World-Präsentationsschicht ermöglicht die Kombination und Interaktion der digitalen Zwillinge. Über der Digital-World-Präsentationsschicht ist die Anwendungsschicht (Application Layer) vorgesehen. In der Anwendungsschicht lassen sich die DTC-Anwendungen unter Verwendung der Digital-World-Präsentationsschicht implementieren und ausführen.

Für die Realisierung digitaler Zwillinge kommen drei Informationstypen zum Einsatz. Das DTC-Konzept unterscheidet zwischen intelligenten, sozialen und physischen Informationen. Unter den Begriff intelligente Informationen fallen intellektuelle Fähigkeiten wie das Denken und das individuelle Verarbeiten von Informationen. Soziale Informationen sind Identifikatoren wie Namen, Rollen in einer Organisation oder soziale Attribute. Physische Informationen bilden physikalische Eigenschaften wie die Größe, Form oder das Material ab. Abhängig von der Art des digitalen Zwillings kommen alle drei oder einzelne Informationstypen zum Einsatz.

Eine besondere Rolle im Digital Twin Computing nimmt der digitale Zwilling des Menschen ein. Der menschliche digitale Zwilling ist ein unverzichtbares Feature des Digital Twin Computing. Menschliche digitale Zwillinge bilden sowohl die äußerlichen Aspekte des Menschen wie physische und physiologische Eigenschaften, als auch innere Qualitäten und Abläufe der Individuen wie Persönlichkeit, Bewusstsein, Gedanken oder Fähigkeiten ab. Dadurch lassen sich menschliches Verhalten, Kommunikation und soziale Aspekte in die Simulationen des Cyberspace integrieren. Für menschliche digitale Zwillinge kommen unter anderem Technologien wie Spracherkennung, Sprachsynthese, Emotionserkennung und Sentimentanalyse zum Einsatz.

Anwendungsbereiche des Digital Twin Computing

Digital Twin Computing bietet eine Vielzahl an Anwendungsbereichen. Durch die Einbeziehung des DTC-Konzepts in das Innovative Optical and Wireless Network (IOWN) erweitern sich die Anwendungsmöglichkeiten. Typische Anwendungsbereiche sind zum Beispiel:

• Simulation virtueller Gesellschaften für soziale Prognosen, Ressourcenvorhersagen oder politische und soziale Planungen

• digitale Zwillinge ganzer Städte samt Einwohnern zur Lösung urbaner Probleme

• Analysen und Vorhersagen zur Ausbreitung von Infektionskrankheiten

• digitale Unterstützung von komplexen Entscheidungsprozessen

• Verbrechensbekämpfung

• Katastrophenvorhersagen und -reaktion

• Optimierung von Produktions-, Logistik- und Vertriebsprozessen

• Simulation und Optimierung von Verkehrsflüssen

(ID:50264727)