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NTT schlägt die „Digital Twin Computing Initiative“ vor – eine Plattform
zur Kombination hochpräziser digitaler Informationen, die die reale Welt
widerspiegeln, um verschiedene virtuelle Welten zu synthetisieren, neue
Dienste zu generieren und die Gesellschaft der Zukunft zu gestalten
Die Nippon Telegraph and Telephone Corporation (TOKYO: 9432) (Hauptsitz,
Chiyoda-ku, Tokio, Japan; Jun Sawada, President und CEO; im Folgenden
„NTT“ genannt) hat die „Digital Twin Computing Initiative“ als
Innovationsplattform für die digitale Transformation etabliert, um den
Anforderungen der kommenden Ära nach schnellen, dynamischen
Veränderungen der menschlichen Gesellschaften und Volkswirtschaften
gerecht zu werden und intelligente Gesellschaften zu realisieren[1].
Digital Twin Computing zielt darauf ab, die Grenzen der konventionellen
IKT-Technologie zu überschreiten, indem es einen diversifizierten
Cyberspace aus hochpräzisen digitalen Informationen schafft, die reale
Objekte wie Dinge, Menschen und Gesellschaften widerspiegeln, um nicht
nur eine extrem fortschrittliche und tiefgreifende Kommunikation zu
erreichen, sondern auch groß angelegte, hochgenaue Vorhersagen und
Simulationen der Zukunft. So zielt diese Initiative auch darauf ab, zur
Lösung verschiedener sozialer Probleme auf der ganzen Welt beizutragen
und zur Schaffung innovativer neuer Dienste beizutragen sowie die
Schaffung intelligenter Gesellschaften zu beschleunigen.
Die Digital Twin Computing Initiative ist Teil der Initiative Innovative
Optical and Wireless Network (IOWN)[2], die von NTT gefördert
wird.
1. Hintergrund der Konzeptualisierung
NTT hat durch die allgegenwärtige Bereitstellung von
Hochgeschwindigkeits- und Breitbandkommunikationsnetzen und sicheren,
geschützten Informationssystemen weiterhin zur Verwirklichung der
modernen digitalen Gesellschaft beigetragen. Die Digitalisierung für den
Menschen von der Telefonie über E-Mail und Social Media bis hin zu
Karten, digitalen Geräten und selbstfahrenden Autos ist inzwischen weit
fortgeschritten. In Zukunft werden sich fortschrittlichere digitale
Gesellschaften herausbilden und die reale Welt der Dinge, der Menschen
und der Gesellschaften und ihrer hochpräzisen digitalen
Informationspendants im Cyberspace stärker vereinheitlichen:
die
hochdigitalisierten Gesellschaften der nächsten Generation, in denen die
weitere Verbreitung von menschlichem Wissen und emotionalem Ausdruck
durch groß angelegte, hochgenaue Vorhersagen durch hochpräzise digitale
Informationen im Cyberspace ermöglicht wird, die nahtlos mit der realen
Welt verbunden sind. Darüber hinaus werden diese Gesellschaften in der
Lage sein, eine fortschrittlichere und sozialere Kommunikation (z. B.
Konsensbildung und Entscheidungsfindung) zu betreiben als die
konventionelle, vertraute Kommunikation (z. B. Wissensaustausch und
menschliche Zusammenarbeit).
Um den Weg für diese
Zukunftsgesellschaft zu ebenen, hat NTT die „Digital Twin Computing
Initiative“ als neue Informations- und Kommunikationsinitiative mit
ihren zukünftigen Partnern etabliert.
2. Über Digital Twin Computing (Abbildung 1)
„Digitale Zwillinge“ (digital twins) haben vor allem in Bereichen wie
der Fertigung an Bedeutung gewonnen. Ein digitaler Zwilling ist eine
digitale Information, die Merkmale (z. B. Formen, Zustände und
Fertigungsprozesse) von Dingen wie Maschinenteilen genau wiedergibt[3].
Digitale Informationen über den Menschen, wie z. B. Bilder von
medizinischen Geräten (z. B. MRT- oder CT-Scans), können auch als
digitale Zwillinge betrachtet werden,
während unser vorgeschlagenes
„Digital Twin Computing (DTC)“ ein Rechenparadigma ist, das das oben
genannte konventionelle digitale Zwillingskonzept erweitert, indem es
Menschen und Dingen in der realen Welt ermöglicht, nachgebildet zu
werden und ohne Einschränkungen im Cyberspace mit „digitalen
Zwillingsoperationen“ zu interagieren – Berechnungen zum Austausch, zur
Konvergenz, zur Replikation und zur Synthese mehrerer digitaler
Zwillinge.
Während herkömmliche digitale Zwillinge hauptsächlich
zur digitalen Beobachtung oder Kontrolle physischer Objekte verwendet
wurden, ist es Ziel des DTC, den Umfang dieser Digitalisierung von den
Dingen auf den Menschen auszudehnen und die Kommunikation zwischen
Menschen und Dingen im Cyberspace zu verbessern.
3. Die Zukunft, die mit Digital Twin Computing erreichbar ist
DTC wird die Lösung für eine Vielzahl von sozialen Problemen und
innovativen Dienstleistungen ermöglichen, die im Folgenden beschrieben
werden.
[Simulationen auf der Erde und im Weltraum] Virtuelle Gesellschaften im
Cyberspace, die groß angelegte digitale Zwillinge zur Reproduktion
globaler natürlicher Bedingungen (z. B. Klima und Ressourcenreserven)
oder sozialer Veränderungen (z. B. Bevölkerung und BIP) verwenden,
können konstruiert werden, um hochgenaue Vorhersagemodelle für die
Simulation und Vorhersage der nahen Zukunft zu erstellen. Diese
Simulationen und Vorhersagen können auf Richtlinien für nachhaltige
Entwicklungsziele (SDGs) usw. angewendet werden, die auf den erhaltenen
Prognosen des globalen Ressourcenhaushalts basieren. Darüber hinaus wird
die Kombination der digitalen Zwillinge aus realen Städten (z. B. Tokio
und San Francisco) mit digitalen Zwillingen aus dem Weltraum zur
Erzeugung von Gleichgewichtssimulationen von Atmosphäre, Wasser, Nahrung
und Energie zur Entwicklung des Weltraums beitragen.
[Entdeckung und Lösung urbaner Probleme] Digitale Zwillinge von Städten
und ihren Bürgern können genutzt werden, um anonym die Erfahrungen,
Kulturen, Werte, Wünsche und Beschwerden der Bürger zu sammeln. Mit
diesen digitalen Zwillingen können latente Probleme in Städten, die
normalerweise unbemerkt bleiben, wie gefährliche Kreuzungen und Gebiete
mit hoher Unfallrate entdeckt und Lösungen gefunden werden, die für
Kollektive optimiert sind. Außerdem können diese digitalen Zwillinge
verwendet werden, um Synergien mit anderen Städten zu simulieren und
„Partnerstädte“ mit Ähnlichkeiten oder sich gegenseitig ergänzenden und
unerwarteten Kombinationen zu erzeugen, die zu neuen
Kooperationsbeziehungen für den Aufbau wohlhabenderer Städte führen.
[Vorhersage und Kontrolle von Krankheiten] Um den Ausbruch einer
Infektionskrankheit zu bekämpfen, können im Cyberspace virtuelle
Gesellschaften geschaffen werden, indem geographische und
verkehrstechnische Informationen usw. mit digitalen Zwillingen von
Menschen kombiniert werden, die ihre Aktivitäts- und Beziehungsmuster
kartieren, um die Ausbreitung der Infektion genau vorherzusagen und eine
aktive Kontrolle des Ausbruchs in Echtzeit zu ermöglichen, indem sie die
Verkehrsströme und den Menschen kontrollieren, Entscheidungen über
Klassenschließungen in Schulen oder Fernunterricht treffen und die
automatische Suche und Reservierung der am besten geeigneten
Krankenhäuser ermöglichen.
[Vielfältige persönliche Entscheidungen] Die Aufzeichnung Ihrer
Arbeitsfähigkeiten in einem digitalen Zwilling ermöglicht es Ihnen, dass
der digitale Zwilling tägliche Aufgaben wie die Planung oder Buchung von
Besprechungsräumen übernimmt. Darüber hinaus könnte Ihr digitaler
Zwilling repliziert werden, so dass Sie die digitale Version Ihres
vergangenen Selbst, verschiedene Situationen oder vorher angenommenes
Wissen ändern und in einen Dialog zwischen Ihrem realen Selbst und Ihrem
veränderten digitalen Zwilling treten können, um zu versuchen, Lösungen
für verschiedene Probleme aufzudecken. Darüber hinaus könnten eine Reihe
Ihrer digitalen Zwillinge mit Superschnelligkeit im Cyberspace
diskutieren, um Lösungen oder Perspektiven zu entdecken, die Sie
vielleicht nicht sehen können.
4. Die Plattform für Digital Twin Computing (Abbildung 2)
Die DTC-Plattform besteht aus den folgenden vier Schichten: der
„Cyber-/physikalischen Interaktionsschicht“, einer Schicht zum Sammeln
der physischen Weltdaten, die zum Erzeugen eines digitalen Zwillings
erforderlich sind, und zum Übermitteln von Rückmeldungen an die
physische Welt aus der auf der Plattform laufenden Anwendung; der
„Digitalen Zwillingsschicht“, einer Schicht zum Erzeugen und Pflegen
digitaler Zwillinge unter Verwendung von Daten, die von der
Cyber-/physikalischen Interaktionsschicht empfangen wurden; der
„digitalen Weltdarstellungsschicht“, einer Schicht zum Bereitstellen des
Frameworks zum Aufrufen digitaler Zwillingsoperationen unter Verwendung
von digitalen Zwillingen, die in der digitalen Zwillingsschicht
gespeichert sind; und der „Anwendungsschicht“, einer Schicht zur
einfachen Erstellung von DTC-Anwendungen mit Hilfe der digitalen
Weltdarstellungsebene.
Als entscheidender Aspekt dieser Leistung
müssen die Privatsphäre der Menschen und die Absichten der Eigentümer
von Dingen uneingeschränkt respektiert und die sie betreffenden
Informationen mit der gebotenen Sorgfalt behandelt werden. Daher muss
diese Plattform mit Sicherheitsmechanismen ausgestattet sein, um die
Privatsphäre zu schützen.
5. In Zukunft
Der Erfolg der Digital Twin Computing Initiative wird von einer engen
Zusammenarbeit in den verschiedensten Forschungs- und Technologiefeldern
wie Sozial-, Geistes-, Natur- und Angewandte Wissenschaften und
interdisziplinären Bereichen abhängen. NTT Laboratorien streben die
Digital Twin Computing Initiative an, indem sie mit zukünftigen
Fachleuten und globalen Partnern in diesen weitreichenden Bereichen der
Forschung und Technologie zusammenarbeiten. Einzelheiten zu dieser
Initiative finden Sie im Whitepaper unter http://www.ntt.co.jp/svlab/e/DTC/whitepaper.html.
[1] NTT Group Mid Term Management Strategy „Your Value Partner 2025“
(auf Japanisch)
[2] Innovative Optical and Wireless Network (IOWN)
[3]
Dr. Michael Grieves, Digital Twin: Manufacturing Excellence through
Virtual Factory Replication, 2015
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