Андреа Мартини, Мартина Теруцци и Джанлуиджи Розза
Цифровизация является частью нашей повседневной жизни. Мы подключены и умны. Сектор информационных и технологических технологий в прошлом веке стимулировал инновации, позволяя развиваться и оптимизировать как промышленность, так и науки о жизни.
Завершающим этапом этой революции является цифровой двойник (DT), виртуальный двойник своего физического аналога, реального актива. Как и каждый близнец, ТД стремится к максимальному сходству с активом, имитируя его функционирование. Эта близость должна быть задумана динамическим образом. Прежде всего, DT следует эволюции своего реального аналога на протяжении всего его жизненного цикла, от этапа проектирования до срока эксплуатации. Во-вторых, обмен информацией между ними является непрерывным и должен своевременно уточняться.
Создание DT имеет несколько преимуществ: анализ и проектирование основаны на моделировании, а не на концепции «создать и протестировать», что позволяет лучше проверить в случаях, которые были бы нереалистичными или дорогими при использовании реального прототипа. Более того, это сокращает время выхода на рынок и общую стоимость, поскольку создается меньше физических прототипов. Синхронизация между DT и реальным активом позволяет улучшить конечное качество продукта, поскольку могут выполняться процессы оптимизации.
Явления, которые мы хотели бы смоделировать, охватывают разные масштабы и могут изучаться с помощью одних и тех же управляющих законов в мультифизической структуре. По этой причине часто собранных данных недостаточно для полного описания актива, что требует более комплексной инфраструктуры, которая сочетает в себе как моделирование, так и данные. Мы будем называть эту концепцию Большой Моделью.
Регион Тривенето из-за разнообразной и богатой среды обитания, а также его туристического и промышленного назначения должен столкнуться с несколькими проблемами, которые можно решить с помощью подхода DT. В частности, его воды являются домом для богатой морской экосистемы, которая должна сосуществовать с пылким промышленным бизнесом и производством. Влияние, которое одно оказывает на другое, требует постоянного контроля, чтобы сохранить как его целостность, так и его экономическую конкурентоспособность. Точно так же альпийский ландшафт включает в себя процветающее биоразнообразие, которое должно сосуществовать с изменяющейся и адаптирующейся деятельностью человека и ее последствиями. Эти концепции тесно связаны со здоровьем и благополучием людей, населяющих эти районы, которые проходят через окружающую среду и питание, но в то же время находятся под влиянием городской архитектуры и дизайна. DT подходит для моделирования этих различных аспектов на разных уровнях с конечной целью установления взаимосвязи различных моделей или даже близнецов.
Эксплуатационный срок цифрового двойника должен соответствовать непрерывным инновациям и постоянной интеграции, к которым он стремится. Его реализация требует огромной вычислительной мощности, а перспектива высокопроизводительных вычислений позволяет нам создавать структурированные, надежные модели. В то же время мы считаем, что подход модели уменьшенного порядка, позволяющий значительно снизить вычислительные затраты, представляет собой способ моделирования переносимости и устойчивости.
В рамках итальянского PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza) университеты и исследовательские центры, расположенные в регионе Тривенето, объединяют свои усилия для создания инновационной экосистемы для усиления синергии на всей территории, а цифровые технологии являются общей темой для окончательного преодоления его фрагментарность. Мы, как SISSA, являемся частью проекта, проводящего исследовательскую беседу (совместно с Университетом Триеста, Падуи и OGS). В частности, математическая область MathLab SISSA участвует во всем процессе, обеспечивая необходимую поддержку для разработки цифровых двойников благодаря опыту, накопленному в последние годы исследований. В частности, наша деятельность будет охватывать математическое, численное и управляемое данными моделирование, сокращение порядка моделей, автоматическое обучение для цифровых двойников и применение DT в промышленности, медицине, науках об окружающей среде и повседневной жизни.
