Цифровой двойник как инструмент моделирования и оптимизации сложных природных и технических систем
Аннотация
Рассматривается концепция цифрового двойника (далее — ЦД) как сложная киберфизическая система, представляющая собой виртуальную репрезентацию физических объектов, процессов или систем. Осуществлен ретроспективный анализ эволюции данной технологии, начиная с ее зарождения в практике NASA и заканчивая современными концептуальными подходами, такими как модель жизненного цикла изделия, предложенная Майклом Гривзом, и мультифизические модели, разрабатываемые Глассгеном. В отличие от простого моделирования, ЦД обеспечивает динамическое соответствие виртуальной и физической сущностей за счет непрерывного обмена данными и обратной связи. Выделены ключевые методологические аспекты создания и эксплуатации ЦД, включая вопросы интеграции гетерогенных данных, выбора адекватных моделей и обеспечения интероперабельности. Проведен критический анализ преимуществ и ограничений данной технологии с учётом ранее высказанных соображений о необходимости валидации и ограничениях, связанных с доступностью и качеством данных. Рассматриваются перспективы дальнейшего развития ЦД, в частности, интеграция с технологиями искусственного интеллекта и анализа больших данных для решения комплексных задач устойчивого развития и минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду, включая обсуждавшиеся аспекты мониторинга загрязнения и управления природными ресурсами. Отдельно подчеркивается, что, в отличие от простой базы данных, ЦД обладает операциональной моделью, обеспечивающей интерпретацию и использование данных для решения конкретных задач.