Цифровой двойник
В последний месяц в российском информпространстве активизировалось обсуждение развития технологии цифровых двойников, в особенности после конференции ЦИПР в Нижнем Новгороде (5-6 июня 2025 г), где планы по цифровизации вплоть до создания цифрового двойника всей энергетической отрасли ( https://tass.ru/ekonomika/24122599) были представлены в докладе генерального директора ПАО Газпром нефть А.В. Дюкова. В то же время есть, по-видимому, существенный разброс в том, как трактуется это понятие в научной, инженерной, производственной и бизнес-среде. В связи с этим я хотел бы привести здесь наиболее полное и на мой взгляд непротиворечивое современное определение:
Цифровой двойник (ЦД) — это динамическое виртуальное представление физической системы, которое отражает ее поведение в реальном мире, структуру и состояние практически в режиме реального времени посредством двунаправленного обмена данными, с использованием датчиков, математических моделей и алгоритмов машинного обучения.
Цифровые двойники используются для мониторинга, анализа, оптимизации и принятия прогнозирующих решений на протяжении всего жизненного цикла системы. Существенным неотъемлемым свойством цифрового двойника в современном понимании является оркестрация составных элементов на основе методов ИИ. Под оркестрацией в цифровых двойниках понимается автоматизированная координация, синхронизация и динамическое управление несколькими взаимосвязанными элементами, моделями, потоками данных и вычислительными процессами для достижения унифицированного представления и оптимизации физической системы в режиме реального времени.
Ранее цифровым двойником называлась простая статическая матмодель физического явления, оборудования или технологического процесса, реализованная в симуляторе (иллюстрация слева). Такая модель обновляется инженером вручную (однонаправленный поток данных от реального мира к модели) и используется в режиме диагностики, анализа и прогнозирования. Это понимание на сегодня уже устарело, хотя по-прежнему широко используется в отечественной инженерной школе. Ныне цифровой двойник стоит трактовать в смысле данного в этой заметке определения с ИИ-оркестрацией (иллюстрация справа).
Если ранее польза внедрения ЦД в основном состояла в уменьшении числа лабораторных и полевых экспериментов для оптимизации дизайна при разработке изделия, то теперь, помимо виртуального стенда, ЦД с ИИ-оркестрацией создает возможности, ранее недоступные, в части повышения автономности эксплуатации:
- беспилотный транспорт (например https://techzd.ru/news/tzhd-news/na_lastochke_budet_ustanovlena_sistema_preskreptivnoy_diagnostiki_dlya_snizheniya_kolichestva_otkazo/: прескриптивная система диагностики для https://mintrans.gov.ru/press-center/branch-news/4792 для РЖД),
- безлюдный промысел в нефтегазовой отрасли ( https://www.slb.com/news-and-insights/newsroom/press-release/2024/slb-adds-ai-geosteering: Neuro автономное бурение скважин),
- самоуправляемый гиперзвуковой рой дронов на водороде (
https://www.hypersonix.com/technology/dart, пример из Австралии), и т.д.
В мире существует и активно развивается https://www.digitaltwinconsortium.org/. Реализация ЦД с ИИ оркестрацией позволяет работать в режиме не только диагностики, оптимизации и прогнозирования, но и в режиме предписания и автономной эксплуатации. Это направление открывает дорогу к созданию нового поколения автономных систем в промышленности.
