Il Digital Twin è una tecnologia emergente che permette di creare un duplicato digitale di un oggetto fisico. In questo articolo, scopriamo la sua storia e le sue applicazioni.

Cos’è il Digital Twin? Semplice, chi di noi, almeno una volta nella vita, non ha desiderato avere un gemello? Una copia talmente identica da presentarsi perfettamente sostituibile a noi in situazioni che non vogliamo o possiamo sostenere.

Di certo, non mancano opere letterarie e filmografiche in cui due gemelli scambiano i loro mondi per sopperire alle mancanze dell’altro o arrivano ad immolare sé stessi per affrontare una condizione in alcun modo sostenibile dal proprio gemello. 

E se, piuttosto, si potesse produrre un perfetto duplicato della nostra persona, da mandare in “avanscoperta” per fronteggiare o semplicemente esaminare una circostanza o un contesto sconosciuto o difficile? 

Con una possibilità così straordinaria, credo che l’umanità farebbe salti evolutivi sbalorditivi! Un sogno. Eppure…

Indice

1. Dal sogno all’idea: l’invenzione del Digital Twins
   1. Dalle parole, ai fatti come nasce il Digital Twin
2. A cosa è dovuto il successo del gemello digitale? 
3. Il gioco vale la candela?

Dal sogno all’idea: l’invenzione del Digital Twins

Alla domanda cos’è il Digital Twin risponde un certo Dr. Micheal Grieves che, nel 2003, durante un convegno sulla “Gestione del ciclo di vita del prodotto” presentò l’idea, seppur embrionale, che un manufatto (o la sua gestione) potesse essere sostituito, in tutto e per tutto da un Gemello Digitale, in scala 1:1.

Il gemello digitale è stato pensato come una rappresentazione perfetta, atta a riprodurre, simulare, prevedere. La chiave di tutto? Tre elementi: spazio reale, spazio virtuale e le interconnessioni che permettono ai primi due di scambiarsi informazioni con un continuo flussi di dati.

Processo e elementi del digital twin

Fonte: M., Grieves (2001)

Dalle parole, ai fatti come nasce il Digital Twin

Benché l’idea di cos’è e a cosa può servire un Digital Twin fosse già matura, all’epoca del congresso di Grieves non erano ancora mature le risorse necessarie affinché il tutto si concretizzasse in uno strumento effettivamente realizzabile ed utilizzabile; è stato necessario un periodo di “incubazione”, durato ben 8 anni, durante il quale è avvenuto un incredibile e rapido sviluppo delle tecnologie informatiche e delle comunicazioni: la nascita della Internet of Things, miglioramento di sensori, miniaturizzazione dei componenti elettronici, sviluppo delle analisi dei Big Data…  

Una base di partenza ideale per l’ascesa di un concetto che, fino ad allora, era stato indubbiamente sottovalutato o considerato come pura utopia. 

Come spesso accade, fu la ricerca aerospaziale che, nel 2011, colse per prima le reali potenzialità di poter disporre di duplicati virtuali. Da quel momento, il Digital Twin è entrato in una fase di “sviluppo”: la ricerca scientifica ha, infatti, iniziato prenderlo seriamente in considerazione, facendone argomento di studi, proponendolo per varie applicazioni e come soluzione alternativa ai metodi “classici”, fino divenire uno strumento effettivamente utilizzabile (e utilizzato) in vari ambiti, anche diversi da quello aerospaziale.

Per avere un’idea di quanto si sia evoluto questo strumento, basti pensare che, nel 2018, Gartner ha classificato il Digital Twin una delle dieci tendenze tecnologiche più promettenti del decennio successivo.  

Per farla breve: i gemelli virtuali sono tra di noi e sono già una realtà attuale. Varie industrie hanno già implementato questo strumento, dall’Automotive alle società informatiche.

A cosa è dovuto il successo del gemello digitale?

l Digital Twin, quale vero e proprio duplicato digitale di un oggetto, sfruttando dati acquisiti in tempo reale, offre la possibilità di prevederne le prestazioni future e di migliorarne il funzionamento, adattandosi continuamente alle molteplici situazioni.

Nel tempo, l’idea è stata ulteriormente sviluppata con una definizione ben più dettagliata e completa, nella quale sono presenti, non tre, bensì cinque elementi in stretta relazione tra di loro, tutti ugualmente importanti ai fini della rappresentazione: 

• la parte fisica – fondamento sul quale erigere la parte virtuale;
• la parte virtuale – elemento a supporto della simulazione, dei processi decisionali e del controllo della parte fisica;
• i dati – il cuore del Digital Twin, requisito primario per creare nuova conoscenza;
• le piattaforme di servizi informatici – strutture chiave per migliorare la convenienza, l’affidabilità e l’efficienza;
• le connessioni – ciò che consente a tutti gli elementi di interagire e relazionarsi tra loro.

È evidente come i software di simulazione ad altissima fedeltà e le reti Internet costituiscano la struttura portante del Gemello Digitale. I sensori, le tecnologie di misurazione avanzate, tecniche di simulazione e modellazione, Internet of Things Industriale (IIoT), intelligenza artificiale (AI) ed apprendimento automatico sono alcuni degli elementi che definiscono l’universo che mette in moto questo incredibile mondo. 

Le tecnologie coinvolte nel processo di creazione dei gemelli digitali

I passi fatti in questi venti anni sono a dir poco incredibili, seppure le sfide da affrontare siano molteplici: 

• il continuo scambio di informazioni si traduce nella necessità di disporre di adeguate risorse di connessione; 
• la mole di quantità da registrare e immagazzinare si traduce in database voluminosi e supporti di memorizzazione imponenti; 
• i software vanno meglio ottimizzati, per dare la possibilità di ottenere configurazioni semplici e meglio rappresentative del mondo fisico. 

Il gioco vale la candela?

Pensando ai ruoli che il Digital Twin può ricoprire, è facile immaginare agli innumerevoli vantaggi: 

• monitoraggio di anomalie fisiche derivanti da difetti di fabbrica o guasti successivi della controparte reale; 
• previsioni sull’affidabilità residua del sistema fisico associato; 
• ottimizzazione della fase di progettazione;
• ottimizzazione del ciclo di vita. 

Le conseguenze sarebbero notevoli: 

• riduzione dei costi di progettazione e dei costi di Manutenzione, Riparazione e Revisione; 
• maggiore disponibilità operativa delle risorse fisiche; 
• incremento di performance e affidabilità.

Insomma: nel 2003 è stata aperta una finestra verso un mondo vastissimo e pieno di possibilità; gli sviluppi tecnologici ed informatici successivi hanno tracciato una strada che, seppur ancora lunga e tortuosa, ha già solide fondamenta. Le attuali e prossime ricerche ed energie investite in quest’ambito ci condurranno verso un’era futura più efficiente, economica e, non ultimo, ecologica.