Cosa sono i Digital Twin e come ci cambieranno la vita

Si chiamano “Digital Twin“, in italiano “gemelli digitali” o “virtuali“, e sono al centro di un mercato che valeva 9,9 miliardi di dollari nel 2023 e che, secondo Global Market Insights, ne varrà almeno 125 nel 2032.

Il loro nome e una prima definizione di massima di cosa sono e a cosa servono i Digital Twin li dobbiamo a Michael Grieves, ex professore dell’Università del Michigan e oggi direttore del Digital Twin Institute di Cocoa Beach, in Florida.

Come è facile capire dal nome, un Digital Twin è innanzitutto un gemello virtuale creato al computer di qualcosa o qualcuno. Ma non è affatto soltanto questo.

Cosa sono i Digital Twin

Un gemello digitale è una riproduzione in bit di un oggetto reale. All’oggetto reale, però, vengono anche applicati dei sensori IoT (Internet of Things), che servono a raccogliere dati sulle condizioni ambientali in cui si trova e su altri parametri importanti per il suo funzionamento.

Questi dati vengono inviati al cloud che gestisce la replica digitale dell’oggetto e vengono usati per fare calcoli, stime, previsioni e simulazioni sul futuro dell’oggetto reale.

In questo modo è possibile gestire in modo più efficace l’oggetto reale, basandosi su dati che provengono da elaborazioni sull’oggetto virtuale.

Un Digital Twin, quindi, è un sistema complesso formato da due entità, quella fisica e quella digitale, che interagiscono tra di loro tramite un sistema informatico estremamente complesso.

Digital Twin in pratica: le auto Tesla

Un esempio pratico può aiutarci a capire cos’è un gemello digitale. L’esempio sono le automobili elettriche di Tesla: per ogni auto prodotta, infatti, Tesla crea anche un Digital Twin che gestisce sui suoi server.

Al gemello digitale arrivano tutti i dati raccolti dagli innumerevoli sensori presenti sulla Tesla: queste auto, infatti, sono famose per il sofisticato sistema di guida autonoma (ma sarebbe più corretto definirla “assistita“) basata proprio su telecamere e sensori sparsi ovunque sulla macchina.

Quando i server di Tesla ricevono i dati, aggiornano il modello virtuale e usano il gemello digitale per fare previsioni sulla manutenzione necessaria, su possibili rotture di componenti importanti, sull’usura meccanica del mezzo.

Questo è uno dei motivi per i quali, storicamente, i tagliandi delle Tesla sono sempre molto veloci ed economici: in officina sanno già come sta messa l’auto, perché possono consultare i dati del suo Digital Twin.

Digital Twin, 5G, cloud e AI

L’approccio Digital Twin può essere applicato a qualunque oggetto prodotto dall’uomo, e non solo. E’ ad esempio possibile creare un gemello digitale di un palazzo, per prevedere con diversi anni di anticipo come invecchierà nel tempo.

Ma anche per calcolare, tramite sofisticati algoritmi di intelligenza artificiale, se invecchierà meglio o peggio alzando o abbassando di un grado il riscaldamento centralizzato in inverno o i condizionatori in estate.

Oppure per ipotizzare come reagirà ad una tempesta di vento o, peggio ancora, ad un forte terremoto.

I dati provenienti dai sensori applicati sull’oggetto reale, infatti, permettono di fare calcoli molto più precisi rispetto a quelli possibili in un ambiente al 100% virtuale. Ma, allo stesso tempo, questa enorme quantità di dati è estremamente “pesante” da gestire.

Per questo le parole che accompagnano sempre ogni discorso tecnico sui Digital Twin sono 5G, cloud e AI.

Il 5G, o comunque una connessione veloce e affidabile, è fondamentale per trasmettere senza errori e senza rallentamenti tutti i dati raccolti dai sensori sull’oggetto fisico.

Questi dati verranno poi gestiti da un sistema cloud, perché spesso vengono elaborati da più computer contemporaneamente, in diverse parti del mondo.

L’intelligenza artificiale, in particolare tutti gli algoritmi di deep learning, sono la chiave per trasformare queste enormi quantità di dati in risposte utili a risolvere problemi reali, come quelli sulla manutenzione dei prodotti o sulla sicurezza degli edifici.

Digital Twin e cybersecurity

Come ben sanno, ormai, i lettori abituali di Libro Tecnologia, ogni volta che ci sono tanti dati che viaggiano da una parte all’altra del mondo c’è anche un grosso problema di cybersicurezza da tenere in considerazione.

A qualunque concorrente industriale farebbe gola l’enorme montagna di dati sul parco macchine Tesla circolante. A qualunque terrorista farebbero gola i dati sulla sicurezza di un famoso grattacielo.

Lo stesso Michael Grieves, in un recente post su Instagram, ha dichiarato:

La sicurezza informatica è la mia più grande preoccupazione sia per il gemello fisico che per il gemello digitale. La sicurezza informatica deve essere integrata, non aggiunta

Il nostro gemello digitale

Ma, soprattutto, la sicurezza informatica sarà necessaria per mettere in pratica un progetto visionario: creare il Digital Twin dell’essere umano, per scopi medici.

La tecnologia è già entrata dentro il corpo umano, da diversi anni, e lo ha fatto con risultati eccezionali, quasi miracolosi.

Milioni di persone sono oggi vive solo grazie ad un pacemaker applicato al cuore, altrettante riescono ad avere una vita dignitosa e priva di dolore grazie ai moderni neurostimolatori sottocutanei e moltissimi altri esempi si potrebbero fare.

Il prossimo passo, secondo i medici e i tecnici, potrebbe essere quello di applicare dei sensori ad alcuni organi chiave del corpo umano e creare dei gemelli digitali di tali organi o, in prospettiva, del corpo intero del paziente.

Ciò permetterebbe di prevenire l’insorgenza di diverse patologie, oppure di studiare cure personalizzate. O, infine, di simulare un’operazione chirurgica per scoprirne eventuali effetti collaterali ancor prima del taglio del chirurgo.