Avez-vous eu peur en regardant Black Mirror ? Avez-vous pensé à l’avenir avec appréhension ? Nous avons un message pour vous – il existe une technologie qui devrait vous faire réfléchir. Le monde irréel de Black Mirror devient une réalité. Parlons des jumeaux numériques.
Un jumeau numérique est un modèle en réalité virtuelle conçu pour refléter un autre objet physique qui existe dans le monde réel. Le jumeau numérique est une réplique exacte d’un objet, pas seulement une image ou un schéma, ni même une simulation de l’objet, mais une réplique qui reflète toutes les caractéristiques de l’objet. La réplique ou le concept numérique qui contient les informations sur l’objet réel peut être créé et exister comme l’objet lui-même et être lié à son modèle physique de manière permanente.
Tout cela signifie que le concept de jumeaux numériques contient trois éléments majeurs : un espace réel avec l’objet réel, un espace virtuel avec des objets virtuels, et la connexion entre eux qui permet un flux constant d’informations entre l’espace virtuel et l’espace réel.
L’idée d’utiliser la technologie des jumeaux numériques a été introduite pour la première fois en 1991 dans la publication intitulée Mirror Worlds: or the Day Software Puts the Universe in a Shoebox par l’expert en informatique de Yale David Gelernter. Dans cette publication, Gelernter soutient que des représentations exactes du monde accessibles à travers l’écran de l’ordinateur seront disponibles pour tout le monde dans un avenir proche. Dans sa vision, les gens pourront interagir avec des images de la même manière qu’ils interagissent avec la réalité vécue chaque jour. Gelernter prédit que les ordinateurs seront utilisés différemment et explique comment il est possible de construire une réplique du monde avec les technologies d’aujourd’hui.
Le concept de jumeaux numériques a également été développé par le professeur Michael Grieves, qui est crédité de la première application de l’idée dans le domaine de la fabrication. Il a présenté le concept en 2002 lors d’un événement consacré à la gestion du cycle de vie des produits. Au départ, le concept était appelé le Modèle des Espaces Miroités. Ses articles et publications louent la perfection et l’utilité des produits numériques qui ne sont pas seulement indiscernables de leurs modèles réels et sont excellents pour les tests et les simulations.
Cependant, la technologie des jumeaux numériques n’est pas aussi récente qu’elle le semble. La NASA a utilisé la technologie des jumeaux numériques dès les années 1960 lors de ses missions d’exploration spatiale lorsque les vaisseaux spatiaux étaient répliqués sur terre et utilisés pour des tests et des recherches. Le terme même de “jumeaux numériques”, tel que nous le comprenons aujourd’hui, a été utilisé par le spécialiste de la NASA John Vickers en 2010.
Il existe plusieurs types de jumeaux numériques, mais la principale différence réside dans le domaine ou la profondeur d’application, d’où nous pouvons parler de : jumeaux de pièces, jumeaux d’actifs, jumeaux de systèmes ou jumeaux de processus. Les jumeaux de pièces sont très basiques, de petits jumeaux de composants fonctionnels. Les jumeaux d’actifs sont utilisés pour les soi-disant actifs formés de deux composants séparés travaillant ensemble. Les jumeaux d’actifs permettent d’observer et de mesurer les deux composants en action.
Les jumeaux de systèmes sont au niveau suivant de complexité. Ces jumeaux répliquent des systèmes fonctionnels entiers et permettent d’étudier de plus grands objets physiques. Les jumeaux de processus reflètent le travail de systèmes énormes tels que des usines ou d’autres grandes structures. Les jumeaux de processus aident à observer des interactions compliquées et permettent la synchronisation des éléments pour atteindre l’efficacité opérationnelle maximale.
Les concepts de simulation et de jumeaux numériques sont parfois utilisés en référence aux mêmes objets numériques, mais ce sont des choses différentes et les concepts sous-jacents sont différents. La simulation est généralement créée sur une plateforme telle que des logiciels CAO ou autres et elle n’a pas besoin d’avoir de relation avec un objet physique réel.
Un jumeau numérique, au contraire, doit être créé en lien avec l’objet physique réel. L’ensemble du processus de création de jumeaux numériques est basé sur des données réelles liées à l’objet. La réplique numérique est liée à l’objet réel par le biais de capteurs IoT et obtient des données en temps réel, ce qui signifie que les données sont constamment mises à jour. Le flux d’informations entre le jumeau numérique et l’objet est bidirectionnel. Les résultats des processus qui se produisent dans les jumeaux numériques peuvent être utilisés à nouveau avec l’objet réel, original.
La création de jumeaux numériques est encore très coûteuse et laborieuse et actuellement, l’utilisation des jumeaux numériques est limitée à certains domaines. Ils sont utilisés de manière extensive dans des domaines tels que :
Les jumeaux numériques des villes peuvent montrer des données spatiales réalistes dans des systèmes 3D et 4D. L’application des jumeaux permet une planification urbaine plus cohérente de l’environnement. Actuellement, de plus en plus de villes décident de rejoindre Shanghai et Singapour et de créer leurs jumeaux. Toutes les données sont disponibles en temps réel ce qui améliore considérablement toutes les opérations liées à la conception des rues, des bâtiments et des systèmes de transport. La plupart des nouvelles villes qui sont en cours de construction récemment au Moyen-Orient ont leurs jumeaux numériques créés en même temps.
La deuxième application très importante des jumeaux numériques se trouve dans l’industrie automobile. Les voitures ont une structure compliquée qui implique de nombreux systèmes qui doivent fonctionner ensemble sans risque de rupture. Les jumeaux numériques aident à augmenter la performance et l’efficacité des véhicules. Dans le cas des voitures qui fonctionnent avec le soutien de l’IA, les jumeaux numériques permettent un contrôle précoce de la validité des prognostics.
Au départ, tous les jumeaux numériques utilisés dans l’industrie de la santé étaient des répliques de produits et d’équipements. Actuellement, le concept de jumeau numérique dans le domaine de la santé est appliqué aux patients qui doivent être diagnostiqués et surveillés. Des modèles entièrement personnalisés de patients sont en cours de construction. Ces répliques permettent de stocker et de suivre les paramètres de style de vie. Les jumeaux numériques de l’ensemble de la population permettront une recherche de modèles plus grande.
Les jumeaux numériques montrent le fonctionnement de l’objet tout au long de son cycle de vie. La toute première application de la technologie des jumeaux numériques était dans la fabrication. Tous les produits compliqués peuvent être produits à l’aide de jumeaux numériques et ceux-ci peuvent être utilisés à chaque étape de la production.
Les jumeaux numériques aident à établir le calendrier pour des entités aussi énormes et complexes que les centrales électriques. Tous les types de grands moteurs et turbines doivent être entretenus régulièrement et leur fonctionnement dépend fortement de processus cycliques qui doivent être gérés de manière ordonnée pour les maintenir en fonctionnement. Les jumeaux numériques semblent être indispensables ici.
La santé et la sécurité des employés ainsi que de l’environnement peuvent être protégées par l’utilisation de logiciels de jumeaux numériques. Les objectifs commerciaux peuvent être maintenus grâce à la réduction des accidents pendant le processus de production. Avec la technologie des jumeaux numériques, il est beaucoup plus facile d’éviter des temps d’arrêt coûteux.
Avec une meilleure compréhension fournie par les simulations réalisées grâce à la technologie des jumeaux numériques, les entreprises peuvent améliorer la qualité de leurs produits et les personnaliser en temps réel, lorsque la nécessité se présente.
Les jumeaux numériques fournissent à l’entreprise des prévisions liées à l’ensemble du processus de production. Cela leur permet de planifier des réparations ou des changements de pièces avant que quoi que ce soit ne tombe en panne.
Il n’y a pas de limite à l’application future des jumeaux numériques. Actuellement, les jumeaux numériques apprennent encore leurs nouvelles compétences, mais le montant d’argent investi et la puissance cognitive augmentent chaque année de manière exponentielle. De nos jours, le marché des jumeaux numériques se développe principalement dans plusieurs secteurs leaders tels que la fabrication, l’automobile, l’aviation, l’énergie, la santé et la logistique, mais il est prévu que son développement futur couvre tous les domaines possibles de l’activité humaine.
La principale raison pour laquelle les scientifiques souhaitent créer des jumeaux numériques pour les villes et les villages est l’émission de carbone générée par d’énormes structures urbaines. On estime que les villes produisent environ 70 % du carbone et consomment plus des deux tiers de l’énergie mondiale. Il est prévu que de nombreuses villes comme Miami, New York, San Diego et Jakarta, ainsi qu’une superficie significative de terres en Chine et en Inde, seront sous l’eau d’ici 2050.
Une planification urbaine plus durable et un meilleur contrôle du temps et des ressources utilisées par l’industrie de la construction (actuellement très inefficace) peuvent aider à réduire le gaspillage d’énergie et l’émission de carbone dans l’atmosphère. Les jumeaux numériques des villes sont la solution au problème – ils peuvent aider à optimiser tous les processus d’urbanisation tels que la conception, la planification, la construction et la gestion quotidienne. Les jumeaux numériques peuvent réduire le gaspillage d’énergie provenant de bâtiments mal isolés et anciens, ainsi que diminuer les émissions provenant d’un flux de trafic inefficace.
Actuellement, de nombreux projets urbains sont en cours dans le monde entier. Ces villes n’ont pas encore leurs jumeaux numériques, mais cela viendra si les gouvernements et les États locaux s’attendent à les maintenir sans faille. L’échelle du projet est immense – la plupart des grandes villes visent à devenir intelligentes tôt ou tard. Le ministère du Logement et des Affaires urbaines du gouvernement indien a sélectionné 100 villes pour devenir intelligentes d’ici 2023. Les États et le gouvernement sont les principaux investisseurs et initiateurs du projet des villes intelligentes indiennes. Toutes les villes intelligentes indiennes devraient permettre la participation de personnes intelligentes grâce à l’utilisation des TIC (outils basés sur mobile).
La Chine a un plus grand nombre de projets de villes intelligentes en cours – presque 500. Il y a 100 villes leaders, avec les plus connues sur la liste telles que Pékin, Shanghai, Shenzhen, Hangzhou, Chengdu et Wuhan. La plupart d’entre elles sont encore en construction, mais il est prévu que la Chine sera le tout premier des pays sur Terre à être entièrement intelligente à l’avenir.
Certaines des plus grandes villes intelligentes se trouvent aux États-Unis, et celles-ci sont New York, Los Angeles, San Francisco, Phoenix, Salt Lake City, Denver, Miami et Minneapolis. Londres et Dubaï deviennent également intelligents, tout comme Paris, Jakarta, Melbourne, Barcelone et Taipei. Comme nous le voyons, la plupart des plus grandes villes visent à devenir intelligentes dans un avenir proche, et toutes auront finalement leurs jumeaux numériques.
Pour un meilleur contrôle de l’émission de dioxyde de carbone, le jumeau de la Terre est en cours de développement. Il est déclaré que le jumeau numérique devrait aider à prédire les changements climatiques et à prévoir les résultats de ces changements. Le projet a commencé à la mi-2021 et il est prévu qu’il dure au moins dix ans. À la fin, un modèle numérique complet et très précis de la Terre sera conçu. La réplique de la Terre vise à représenter tous les processus qui se produisent à la surface de la Terre. La nourriture, l’eau et l’énergie seront également surveillées à travers ce jumeau.
Certaines des solutions liées aux jumeaux numériques sont déjà utilisées en agriculture pour augmenter la production de cultures telles que le maïs, le blé et le soja. Les capteurs surveillent la météo et la qualité du sol. Des événements naturels tels que des tornades, des inondations et des sécheresses posent un risque pour la sécurité alimentaire, des prévisions précises fournies par la technologie des jumeaux numériques peuvent être la solution pour l’agriculture.
Un monde numérique de villes intelligentes peut avoir besoin d’habitants humains numériques pour prospérer. Les humains peuvent avoir leurs jumeaux numériques et la technologie permet déjà la création de telles entités. Les jumeaux numériques des humains qui mèneront une vie numérique devraient être utilisés avant la fin de la décennie, ce qui est assez bientôt. Ces jumeaux numériques devraient être capables de penser et d’apprendre à partir de modèles réels – les humains.
Les jumeaux numériques des humains peuvent être utiles pour les employeurs, les entreprises et les sociétés, mais seraient-ils également bénéfiques pour les individus ? Cela pourrait s’avérer très non éthique et préjudiciable aux interactions humaines. Les jumeaux numériques humains qui apprendront les compétences nécessaires pourraient remplacer les humains et les rendre redondants. Les employeurs pourraient décider d’employer un humain numérique au lieu d’une personne réelle, ce qui est compréhensible en comparant les coûts de la vie des deux créatures.
La fin de la liberté et du libre arbitre. Parmi les éloges concernant les fonctionnalités des jumeaux numériques des villes, il y a ceux qui pourraient ne pas être aussi bénéfiques pour les humains. On dit que les gouvernements, ou d’autres entités de gestion, pourraient être en mesure de contrôler tous les aspects vitaux de la vie dans l’espace urbain. Le jumeau numérique sera capable de contrôler le flux de trafic – ce qui signifie qu’une personne pourrait ne pas être en mesure de voyager où elle le souhaite et de contrôler la température des pièces et de l’eau utilisée dans les appartements des citoyens – ce qui signifie que vous pourriez ne plus être en mesure de prendre de longues douches.
La quantité de pouvoir et de contrôle accordée par la technologie des jumeaux numériques à des autorités inconnues et imprévisibles qui gouverneront nos villes est excessive et dangereuse – il y aura un million de façons de punir les individus désobéissants, simplement par la manipulation de l’environnement immédiat de la personne (manque d’accès aux services, quantité restreinte de ressources, capacité limitée à voyager).
Les véritables humains pourraient être contraints de vivre dans de petits espaces confinés, sans accès à la nature ou à d’autres créatures vivantes. Alors que les entreprises de vente au détail prévoient de passer à la réalité virtuelle, les achats seront également réalisés à travers des moyens virtuels. Il semble que certains des principaux concepteurs de la technologie des jumeaux numériques aient oublié que faire des achats ne consiste pas seulement à acquérir des biens, mais a plus à voir avec : la socialisation, le divertissement et le rafraîchissement de l’esprit.
Actuellement, il existe des exemples vivants de villes intelligentes qui peuvent être analysés en relation avec des questions éthiques et de liberté. Pékin est loué pour son système de paiement qui permet une existence sans espèces dans toute la ville – tous les citoyens du monde seraient-ils contraints d’avoir un appareil intelligent ? Guangzhou a remplacé les cartes d’identité par des smartphones – le système est entièrement opérationnel, mais permet un plus grand contrôle sur les citoyens individuels que jamais auparavant. Les personnes critiquant le gouvernement n’ont plus la possibilité de se cacher à Guangzhou.
La question la plus cruciale concernant les jumeaux numériques de l’espace réel (villes, Terre, objets) et les jumeaux numériques des humains concerne le lien entre l’humain et sa réplique qui est nécessaire pour l’ensemble du processus – serait-ce un smartphone ou un autre appareil. Le passage à la réalité numérique semble nécessaire pour certains domaines de la vie humaine, mais la technologie des jumeaux numériques est très énergivore. Ne devrions-nous pas nous demander si toutes les applications de la technologie des jumeaux numériques sont vraiment nécessaires dans tous les aspects de notre vie et qui exactement souhaite bénéficier de faire vivre des prototypes humains avec des jumeaux pensants dans un monde irréel, non naturel et entièrement contrôlable ?
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Expert en JavaScript et instructeur qui forme les départements informatiques. Son objectif principal est d'améliorer la productivité de l'équipe en enseignant aux autres comment coopérer efficacement lors du codage.
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