Digital Twin - un concept prevăzut de David Gelernter în cartea sa Mirror Worlds [1] și mai apoi introdus de către Michael Grieves în 2002[2] servește ca o reprezentare digitală a unui produs real sau încă în faza conceptuală. Rolul principal al unui digital twin este acela de a crea o clonă digitală în vederea simulării, integrării, testării, monitorizării și mentenanței produsului. Un digital twin este, de regulă, alcătuit din trei părți distincte:
procesul sau obiectul fizic și mediul real;
reprezentarea digitală a obiectului sau a procesului;
Metaverse-ul, concept introdus prima oară în cartea Snow Crash a lui Neil Stephensen [3], reprezintă următoarea iterație a internetului, ca o singură lume virtuală universală, care facilitează utilizarea realității virtuale și augmentate. Prima iterație a Metaverse-ului e considerată a fi jocul online Second Life în anul 2002, fiind urmată de jocuri precum World of Warcraft, Minecraft, Fortnite și Roblox. Facebook Horizon este o lume socială VR lansată de compania Meta în 2021 ce extinde utilizarea conceptului în afara jocurilor video.
Figura 1: Realitatea virtuală - o poartă către Metaverse
Ulterior, Metaverse a început să se extindă și în domeniul industrial. Un exemplu concret o reprezintă platforma Omniverse de la Nvidia ce permite utilizatorilor să realizeze digital twins la produsele reale, facilitând integrare rapidă cu inteligența artificială, o bază de date de modele 3D și integrare cu tooluri standard de pe piață, precum Maya, Substance Painter sau Unreal Engine.
Conform [4] 92% din toate clasele de produse Bosch se pot conecta. În 2019 existau doar 14,2 miliarde de dispozitive conectate la internetul lucrurilor (Internet of Things). Se estimează că până în 2025 vor exista 25 de miliarde.
Pentru a putea facilita mai ușor dezvoltarea, întreținerea și mentenanța acestor produse, construirea de digital twins împreună cu integrarea lor în Metaverse reprezintă următorul pas în evoluția naturală tehnologică ce urmează să se întâmple în următorii ani. O bună parte din industrie a început această digitalizare, dar status quo-ul curent al tehnologiei, în special partea/componenta de hardware plasează niște bariere ce trebuie depășite pentru a putea beneficia în totalitate de puterea Metaverse-ului. Numeroase studii arată că odată realizat, Metaverse-ul va aduce beneficii numeroase în noua revoluție industrială, beneficii precum:
integrarea foarte rapidă cu inteligența artificială (asistenți personalizați);
ciclurile de iterare ce constau în dezvoltare, testare și deployment mai rapide.
testare la scală largă mult mai ușor de realizat;
Totodată, modul de interacțiune om-calculator se va schimba radical. Dacă până acum petreceam timp în fața unui monitor și a unei tastaturi, pe viitor utilizarea headseturilor de realitate mixtă (realitate virtuală combinată cu cea augmentată) va face posibilă noi interacțiuni, atât între utilizatori, cât și între aceștia și obiectele virtuale.
Figura 2: Digital twin în realitate mixtă (poză preluată. Link original: [5])
Editarea colaborativă este unul din procesele ce vor avea de beneficiat cel mai mult de pe urma implementării Metaverse-ului. Barierele spațiale vor fi practic, inexistente, permițând utilizatorilor de pretutindeni să colaboreze în timp real, indiferent de plasarea lor fizică.
Figure 3: Avatar în biroul digital
Îmbunătățind ciclul de dezvoltare al produsului
Tehnologia actuală permite construirea de digital twins într-o manieră parțial automată, parțial manuală. Pentru a putea realiza reprezentarea digitală a obiectului real, este nevoie de un artist 3D ce fie va prelua fișierele CAD și le va transforma în obiecte 3D game-ready (reducerea numărului de poligoane), fie le va remodela de la 0. Acesta este bottleneckul principal. Odată realizată, reprezentarea digitală poate fi preluată de către programator și utilizată în versiunea finală. Aici apar principalele avantaje ale unui digital twin.
Să analizăm un exemplu practic de la Bosch: ARWipers.
Figure 4: AR Wipers - digital twin în realitate augmentată
ARWipers este o aplicație de realitate augmentată ce permite utilizatorilor să vizualizeze în timp real orice tip de ștergător existent într-o bază de date largă de mașini. Există un server centralizat ce comunică cu baza de date ce conține modele 3D. De îndată ce utilizatorul selectează mașina și tipul de ștergător dorit, clientul, echipat cu tabletă cu suport pentru realitate augmentată, cere datele necesare de la server. În momentul în care acestea au fost aduse local, se intră în modul de vizualizare, unde se cere un spațiu larg, liber, se identifică acest spațiu și se amplasează mașina virtuală în spațiul real. De aici, utilizatorul poate vizualiza o gamă largă de ștergătoare.
Principalele avantaje aduse în acest caz de realizarea digital twinului sunt:
ciclurile de iterare mult mai rapizi peste designul ștergătoarelor;
realizarea de tutoriale direct din aplicație; (De exemplu, montarea și demontarea ștergătoarelor pe mașina personală.)
prezentarea de ștergătoare existente pentru mașina proprie;
Se lucrează intensiv la modul de automatizare a procesului de digitalizare, bottleneckurile cele mai frecvente fiind menționate anterior. Dar inclusiv cu aceste bottleneckuri, beneficiile aduse de digitalizare și integrare în Metaverse sunt evidente. Pe viitor, se vor putea afișa rezultate în timp real de către utilizatori la distanță, împărtăși păreri și chiar designuri noi, toate într-un mod mult mai rapid, elegant și economic.
Potențialul Metaverse-ului este gigantic. Va schimba complet modul de abordare a dezvoltării de produse, de colaborare și de interacțiune socială. Totuși, drumul până acolo prezintă niște provocări din punct de vedere tehnologic, care necesită atât cercetare amplă, cât și inginerie solidă. Momentan, principala barieră este impusă de limitările de hardware existente. Generația actuală de headseturi VR (ex. Valve Index) ating o rezoluție de 1440 x 1600 per ochi. Studiile arată că ochiul prezintă o rezoluție de 576 de mega pixeli. Tehnici precum foviated rendering pot ajuta foarte mult în această direcție, dar este încă o problemă deschisă. De asemenea, pe lângă headseturile actuale, pentru a atinge imagini fotorealiste, sunt necesare upgrade-uri masive inclusiv în domeniul plăcilor grafice. O potențială soluție este dată de inteligența artificială. Conform Jen-Hsun Huang, CEO Nvidia, pe viitor, pixelii urmează să fie generați, nu randați. Fie că se va adopta inteligența artificială, fie că se va continua în pipeline-uri clasice, este necesar un hardware mult mai puternic pentru a putea realiza complet Metaverse-ul. Pentru imersiune totală, trebuie luate în considerare și restul de simțuri, precum cel olfactiv, tactil, auditiv, unde sunt efectuate cercetări în continuare. Chiar și așa, viitorul este strălucit!
Gelernter, David. Mirror worlds: Or the day software puts the universe in a shoebox... How it will happen and what it will mean. Oxford University Press, 1993.
Grieves, Michael W. "Virtually intelligent product systems: Digital and physical twins." 2019. 175-200.
Stephenson, Neal. "Snow Crash [1992]." New York: Bantam-Random (1993)
de Mihai Șerban
de Nóra Dobre
de Ovidiu Mățan
