ЛАНИТ создает цифровые модели для сохранения объектов культурного наследия

На сегодняшнем мировом рынке цифровые двойники являются одной из самых востребованных и перспективных технологий.

Цифровой двойник — это виртуальная копия реального объекта, которая воспроизводит форму и действия оригинала и взаимодействует с ним. В технологии присутствуют несколько слоев: физический (объекты и их действия, происходящие в реальном мире), цифровой ( физические объекты, представленные в виртуальном пространстве), программный (приложения, базы данных и облачные алгоритмы, за счет которых происходит обмен данными между физическим продуктом и его цифровой моделью).

Термин “цифровая модель” описывает виртуальный объект, который не влияет на свой физический оригинал. Например, в космической отрасли на созданной цифровой модели спутника можно отработать различные нештатные ситуации и таким образом повысить эффективность работы реального аппарата. Цифровая тень — это объект из цифрового слоя, который получает информацию от физического прототипа (цифровой браслет или транспортное приложение).

В создании полноценного цифрового двойника обязательно участвует программный слой, позволяющий физическому и виртуальному объектам взаимодействовать друг с другом. Данная технология лежит в основе программы-навигатора, которая предлагает варианты наиболее оптимальных маршрутов, учитывая собранную с устройств информацию об их местонахождении и скорости движения.

В настоящее время развитие технологии находится на этапе объединения отдельных цифровых двойников в крупные сети. В промышленной сфере такая интеграция дает возможность создавать, к примеру, программные аналоги заводов или буровых установок. Следующий этап предполагает доработку концепции за счет алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта. Это сформирует условия для появления прогнозных цифровых двойников, обрабатывающих большие массивы данных и исторической информации и прогнозирующих будущие события.

Идея цифровых двойников появилась в 1980-х годах, а в 1990-х начал развиваться интернет вещей, что послужило мощным толчком для развития технологии. В 2002 году понятие “цифровой двойник” было описано Майклом Гривзом из Мичиганского университета в его книге “Происхождение цифровых двойников”.

Официально термин “цифровой двойник” впервые упоминается в 2010 году в отчете NASA о моделировании и симуляции, который был посвящен максимально реалистичной виртуальной модели космического аппарата, включающей, помимо самого объекта, все этапы строительства, испытаний и полетов.

Стремительный рост вычислительных мощностей сделал технологию более доступной для обычных людей. Один из наиболее ярких примеров реализации технологии вне промышленного мира  —  автомобиль Tesla. Цифровой двойник отслеживает состояние всех систем устройства и передает информацию о возникающих электронных ошибках на завод для их быстрого устранения в дистанционном режиме. Последующая модернизация технологии позволит высокотехнологичными автомобилями обмениваться данными, в результате чего станет возможной реализация функции автопилота.

Для отраслей, имеющих высокий уровень цифровизации, одной из целей внедрения цифрового двойника является повышение масштабируемости бизнеса без потери его управляемости, что способствует значительному увеличению прибыли.

Технология цифровых двойников распространена в самых разных индустриях. Отчет Fortune Business Insights за 2021 год показывает, что 75% мирового рынка приходится на долю категорий “аэрокосмическая отрасль и оборона”, “автомобили и транспорт”, “производство” и “здравоохранение”. При этом общий объем рынка оценивается в $6,75 млрд, а среднегодовой темп прироста  — более 40%.

Детальный анализ предыдущих волн цифровизации и цифровой трансформации позволил экспертам ЛАНИТ сформировать собственный “топ” , который включает индустрию городского хозяйства (безопасность, транспорт, сфера услуг итд), добычу полезных ископаемых (снижение рисков при добыче и переработке), строительную и архитектурную отрасли (проектирование зданий и прогнозирование их реакций на различные климатические условия), а также промышленное производство (цифровые двойники продуктов и производственных линий).

Из всех вариантов датчиков, которые задействованы в обмене данными между объектом и его цифровым двойником, самым интересным решением являются системы компьютерного зрения. Передача системам искусственного интеллекта изображения с камер различных диапазонов позволяет определять актуальное состояние объекта: его локацию, физические параметры и дефекты.

Разработка полноценных цифровых двойников предполагает большие финансовые вложения и зачастую доступна только крупным компаниям или системным интеграторам. В случае появления запроса на разовое решение наиболее выгодным с экономической точки зрения будет аутсорсинг.

Сроки реализации проекта по внедрению цифрового двойника изменяются в зависимости от масштабов задачи и величины предприятия. Необходимые этапы: изучение объекта, его дооснащение датчиками, а также обучение персонала. Кроме того, продлить процесс внедрения может часто происходящая в ходе проекта смена бизнес-модели предприятия. В среднем для создания минимально жизнеспособного продукта (MVP) требуется один календарный год.

Компания “ЛАНИТ-Интеграция”  для заказчиков из Казахстана создала высокоточные цифровые модели объектов культурного наследия. Процесс разработки был разделен на два этапа: создание трехмерного скана объекта и снятие текстуры в максимально высоком разрешении. Конечные виртуальные продукты можно  использовать как в научных целях, так и для публичной демонстрации в сети. Помимо прочего, заказчику удалось сохранить в цифровом виде памятники и артефакты, которые в будущем могут пострадать из-за природных катаклизмов или человеческих  действий.

Компания “Системы компьютерного зрения”( входит в группу ЛАНИТ) разработала цифровой двойник для крупного российского завода по изготовлению труб. Внедрение технологии позволило без прерывания производственного процесса выявлять дефекты и брак в изделиях при высокой температуре. Это сократило периоды простоев, благодаря чему, по предварительной оценке заказчика, экономический эффект к 2025 году составит порядка ₽700 млн.

За рубежом идет разработка цифровых двойников мозга и тела человека, которые будут способствовать увеличению продолжительности жизни за счет выстраивания индивидуальных схем поддержания здоровья, учитывающих все факторы риска и особенности организма.

Кроме того, внимания заслуживает перспектива создания цифровых двойников, предоставляющихся по сервисной модели — Digital Twin as a Service. Универсальность модели облегчит процесс адаптации технологии под потребности заказчика.