Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique est la simulation virtuelle d’un produit, processus ou système que les organisations peuvent utiliser pour tester les vulnérabilités, optimiser les performances et obtenir des informations nécessaires à une prise de décision éclairée.
Digital Twin Signification
Les jumeaux numériques ont été utilisés pour la première fois pendant le développement du programme spatial Apollo de la NASA dans les années 1960. Depuis, ils ont contribué à transformer la façon dont les organisations de nombreux secteurs d’activité utilisent les données et leur traitement analytique, optimisent les systèmes et les processus, et améliorent le décisionnel.
Les jumeaux numériques créent une représentation virtuelle d’un produit physique, d’un processus ou d’un système d'après des données en temps réel issues de différentes sources : capteurs intelligents, des sources de données open source, représentation 1D ou 2/3D, IA générative et objets connectés (Internet des objets). Cette connexion « en direct » entre l’original et le jumeau permet aux jumeaux numériques d’imiter constamment le comportement et les performances de l’objet ou du système qu’il réplique.
Les jumeaux numériques étant mis à jour en continu avec les données de l’objet ou du système original, ils peuvent créer un monitoring virtuel ou une sandbox de tests précise, évolutive et toujours à jour. Les organisations peuvent ainsi surveiller, analyser et exécuter un nombre illimité de tests sur une simulation d’un objet ou système, sans consommer de ressources ni causer de perturbations dans le monde réel.
Les jumeaux numériques et la cybersécurité
Dans le domaine de la cybersécurité, les organisations peuvent utiliser des jumeaux numériques pour évaluer en continu les vulnérabilités dans leur environnement, simuler des cyberattaques d'après les menaces les plus récentes et améliorer la portée et l’exactitude de leurs fonctionnalités de détection et de traitement des menaces. Il devient ainsi possible d’anticiper et de prévenir de manière proactive les cyberattaques avant qu’elles ne se produisent.
Jumeaux numériques ou jumeaux virtuels
Les jumeaux numériques et virtuels sont des simulations virtuelles que les organisations peuvent utiliser pour optimiser leurs produits ou systèmes, tout en évitant toute conséquence dans le monde réel. Mais il existe plusieurs différences importantes entre les deux types de jumeaux, car ils servent des objectifs différents.
Les jumeaux virtuels permettent de créer une simulation détaillée d'un nouveau produit ou processus qui en est encore au stade de la conception. Ainsi, les organisations peuvent tester différentes fonctionnalités ou caractéristiques sans avoir à créer plusieurs prototypes. Les jumeaux virtuels fonctionnent donc dans un système de données fermé à un moment fixe dans le temps. Généralement, ils deviennent inutiles une fois le produit ou système lancé.
Les jumeaux numériques, quant à eux, sont des modèles « vivants » qui reproduisent un produit, processus ou système avec des données dynamiques et à jour, issues en continu de l’original. Ils peuvent être utilisés pour analyser et optimiser les performances d’un produit, processus ou système en continu, tout au long de son cycle de vie, à mesure que les besoins ou les conditions réels évoluent.
Si les jumeaux virtuels répliquent intégralement un produit ou un système, les jumeaux numériques ne simulent que les composants essentiels aux activités de monitoting ou de tests. Cette stratégie offre une émulation précise et efficace de l’infrastructure. Ceci leur permet d’offrir les mêmes avantages, sans les délais ni les frais liés à la création d’un clone virtuel parfait.
Quels sont les avantages liés à la technologie des jumeaux numériques ?
Les jumeaux numériques offrent un grand nombre d’avantages pour les entreprises de toutes tailles et de nombreux secteurs, :
- Des économies importantes, en accélérant le développement et la fabrication de produit, et en améliorant l’efficacité des opérations et de la maintenance tout au long du cycle de vie d’un produit ou système.
- Des processus de conception, de planification, de maintenance, d’opérations et de fabrication plus simplifiés et optimisés.
- Une visibilité en temps réel sur les risques, les systèmes et les processus.
- La capacité à simuler plusieurs environnements, circonstances et scénarios différents, sans indisponibilités, interruption ni nécessité d’effectuer des tests sur des produits ou systèmes physiques.
- Un impact environnemental réduit avec moins de déchets par rapport aux modèles de tests physiques.
- Une meilleure gestion du cycle de vie des produits, de la conception et de la fabrication à la maintenance et aux opérations.
- Un décisionnel plus intelligent, clair et informé.
Quels sont les trois principaux types de jumeaux numériques ?
Il existe plusieurs types de jumeaux numériques, les trois principaux étant les jumeaux numériques de produit, de processus et de système.
1. Jumeaux numériques de produits
Un jumeau numérique de produit est une réplique virtuelle de tous les composants physiques, spécifications et caractéristiques d’un produit, comme un moteur automobile, un compresseur d'air ou les ailes d’un avion.
Les jumeaux numériques de produits permettent aux organisations de tester la conception, l’ingénierie et les performances d’un produit à tout moment au cours de son cycle de vie, de son design initial à sa mise en exploitation en conditions réelles. Ils peuvent également accélérer le développement de nouveaux produits, en permettant de réaliser plusieurs itérations différentes à tester et à analyser sans avoir à créer de nombreux prototypes physiques.
2. Jumeaux numériques de processus
Un jumeau numérique de processus est une simulation virtuelle d’un processus complet, du début à la fin, comme un processus de fabrication, un réseau logistique ou d’opérations, ou une ligne de production en usine.
Les jumeaux numériques de processus permettent aux organisations de surveiller et de tester la manière dont les différents composants des processus, même les plus complexes, interagissent, puis d’identifier des façons d'améliorer leurs performances ou leur efficacité.
3. Jumeaux numériques de système
Les jumeaux numériques de système sont des répliques virtuelles de systèmes interconnectés complexes, des chaînes d’approvisionnement et des réseaux électriques, aux réseaux d’infrastructure et de transports, en passant par les parcours d’expérience client et les opérations de vente au détail en boutique.
Les jumeaux numériques de système permettent aux organisations d'optimiser la conception et les performances de systèmes de bout en bout, comprenant chaque composant individuel, ainsi que la manière dont les différentes pièces s'assemblent et interagissent.
Quelles technologies permettent de créer des jumeaux numériques ?
Les jumeaux numériques sont rendus possibles grâce à l’intégration transparente d’un certain nombre de technologies différentes, mais liées entre elles. Parmi ces technologies :
- Réseaux d’objets connectés et technologies de capteur avancé pour fournir les volumes importants de données en temps réel nécessaires pour créer des simulations précises.
- Cloud computing et solutions de stockage de données pour stocker et traiter en toute sécurité des volumes importants de données, ainsi que gérer un traitement analytique et des calculs extrêmement complexes.
- Algorithmes d’apprentissage automatique (ML) pour analyser et évaluer les données, et réaliser des actions autonomes, sans avoir besoin d’instructions, d'une supervision ou d'une intervention humaines explicites.
- Technologies d’IA générative et grands modèles de langage (LLM) pour générer les données nécessaires, accélérer le développement des jumeaux numériques et améliorer l’efficacité et l’exactitude des simulations de jumeaux numériques.
Exemples d’applications de la technologie de jumeau numérique
Grâce à l’efficacité et à la polyvalence des jumeaux numériques, cette technologie a donné lieu à un large éventail d’applications dans différents secteurs. Certaines des plus importantes relève de la gestion de l’outil de fabrication et de la chaîne d'approvisionnement, le développement de l’infrastructure des villes intelligentes et les soins de santé.
Utilisation des jumeaux numériques dans la production industrielle et la gestion de la chaîne d'approvisionnement
Les jumeaux numériques permettent aux organisations de créer des simulations virtuelles aussi bien de produits individuels que de lignes de production entières. Les fonctionnalités et les composants peuvent être testés sans qu’il soit nécessaire de créer des versions physiques de chaque itération. Cela aide à optimiser les performances et à augmenter l’efficacité dans chaque aspect du cycle de vie de fabrication, de la conception du produit et de l’ingénierie aux chaînes d’approvisionnement et à la gestion du cycle de vie du produit (PLM, product lifecycle management).
Les jumeaux numériques permettent également aux organisations de surveiller à distance leurs sites de fabrication et les opérations de la chaîne d'approvisionnement en temps réel. Elles peuvent ainsi identifier les goulots d'étranglement ou tester des modifications à l'aide des dernières données réelles.
Applications de jumeau numérique pour les villes intelligentes et les infrastructures
La technologie des jumeaux numériques peut servir à modéliser, à gérer et à améliorer des systèmes urbains complexes tels que l’infrastructure urbaine et les réseaux de transports, les systèmes d’eaux usées, les réseaux électriques et les services publics.
En permettant aux urbanistes et à d'autres parties prenantes de suivre et d’optimiser les modèles de flux de trafic, les services d’urgence, la consommation d'énergie et plus encore, les jumeaux numériques peuvent aider les villes à devenir plus intelligentes, plus propres et plus économes en énergie.
Jumeaux numériques dans les soins de santé et le monitoring des patients
Dans le domaine des soins de santé, les jumeaux numériques peuvent accélérer le développement de nouveaux dispositifs et technologies dans le médical, à fournir des médicaments plus personnalisés et à améliorer la façon dont les patients sont surveillés et traités par les fournisseurs de soins de santé.
Par exemple, les chirurgiens peuvent utiliser les jumeaux numériques pour modéliser des organes ou s’entraîner à pratiquer de nouvelles techniques chirurgicales complexes. Les docteurs peuvent exécuter différentes simulations de jumeaux numériques sur des patients spécifiques afin de simplifier le diagnostic ou de déterminer quel traitement est susceptible d’offrir les meilleurs résultats.
Les hôpitaux utilisent les simulations de jumeau numérique pour optimiser leurs opérations, suivre la propagation des maladies ou surveiller la progression d'un patient en temps réel. Les industriels positionnés sur les soins de santé utilisent, quant à eux, les jumeaux numériques pour créer de meilleurs équipements ou technologies médicaux, et commercialiser de nouvelles innovations plus rapidement et de manière plus économique.
Rôle des jumeaux numériques dans la cybersécurité
Les jumeaux numériques ont également commencé à jouer un rôle essentiel et en évolution rapide dans la manière dont les organisations conçoivent, analysent et améliorent leur infrastructure de cybersécurité.
Avantages des jumeaux numériques pour la cybersécurité
L’une des applications de cybersécurité les plus puissantes pour les jumeaux numériques est la capacité à simuler et à sonder les défenses d’une organisation en continu, afin d’identifier les points de vulnérabilité potentiels. Lorsque ce type de simulation de jumeau numérique est intégré à une plateforme de cybersécurité, les résultats de la simulation peuvent être utilisés pour déclencher des corrections automatiques ou des recommandations de correction.
Les jumeaux numériques peuvent également être utilisés en association avec des exercices de « red teaming », qui utilisent des agents d’IA pour attaquer en continu un environnement répliqué, avec un nombre illimité de simulations de différentes cyberattaques. (Pour en savoir plus sur le red teaming et en consulter la définition, consultez la section ci-dessous nommée « Jumeaux numériques et res/blue/purple team ».)
Ces simulations d'attaque peuvent améliorer la capacité des équipes de cybersécurité à identifier, évaluer et atténuer les risques de sécurité, sans impact direct sur les environnements ou ressources IT réels.
Les jumeaux numériques sont toujours mis à jour en temps réel. Les attaques simulées peuvent s'appuyer sur une veille actualisée sur les menaces afin de répliquer les vecteurs d'attaque les plus récents ou dangereux. Ils peuvent également être adaptés à un secteur en particulier pour imiter les principales menaces qui pèsent sur ce secteur.
Enfin, les jumeaux numériques peuvent également améliorer fortement les fonctionnalités de réponse aux incidents d’une organisation, en permettant aux équipes de cybersécurité de s'entraîner et d'améliorer leur réponse aux attaques et menaces réelles dans un environnement virtuel.
Risques de sécurité liés aux jumeaux numériques
Étant donné qu’ils sont connectés aux systèmes qu’ils répliquent et qu’ils contiennent des données essentielles les concernant, les jumeaux numériques ont eux aussi besoin d’une protection de cybersécurité. Il est essentiel que les jumeaux numériques s'appuient sur des données exactes et intègres. Ils doivent également protéger la confidentialité des informations sensibles, confidentielles ou propriétaires. Il est également important d'éviter que les jumeaux numériques ne soient piratés : les assaillants pourraient sinon manipuler le modèle pour qu’il génère des résultats trompeurs, voire perturber les opérations dans le système physique imité par le jumeau numérique.
Pour protéger leurs opérations réelles et leurs simulations virtuelles, les organisations doivent surveiller et contrôler de manière stricte qui a accès aux données originales et aux jumeaux numériques. Ils doivent également s'assurer que leurs mesures de cybersécurité sont aussi solides et à jour que possible, afin que les cybercriminels ne puissent pas corrompre ou infecter leurs systèmes.
Jumeaux numériques et red/blue/purple teams
Les équipes red, blue et purple font référence à des simulations de cyberattaques pour améliorer les défenses d’une organisation. Les équipes red jouent le rôle d’un assaillant qui tentent d’identifier les vulnérabilités et d’évaluer l'efficacité de la cybersécurité d'une organisation. Les équipes blue adoptent le rôle opposé, en se défendant contre les cyberattaques pour améliorer la détection et la réponse aux menaces. Les équipes purple, quant à elles, aident les équipes blue et red à fonctionner efficacement ensemble, à partager des informations et à améliorer les performances de sécurité.
Les équipes red, blue et purple font appel à des intervenants humains qui effectuent des tests ou des tâches spécifiques à un moment donné, en travaillant dans un environnement réel. Comme indiqué, il s'agit d’un excellent moyen d’identifier les vulnérabilités et d'évaluer l’efficacité de la sécurité. Toutefois, il peut être risqué de travailler dans un environnement réel.
C’est là que l'avantage d’un jumeau numérique devient encore plus évident. Les jumeaux numériques peuvent supporter des millions de simulations d'attaque dans un environnement entièrement virtuel et en continu. L’environnement est aussi mis à jour de manière continue afin de refléter l'évolution des conditions réelles. Cela permet aux organisations de tester leurs défenses de cybersécurité 24 h/24, afin d’identifier constamment les lacunes, de signaler les nouvelles menaces et de corriger tous les problèmes dans leur posture de sécurité.
Quel est l’avenir des jumeaux numériques ?
Les avancées récentes dans la puissance de l’informatique et les technologies d’IA ont incroyablement transformé la vitesse, les fonctionnalités et l’efficacité des jumeaux numériques. À mesure que la technologie continue d’évoluer, plusieurs nouvelles tendances et innovations ont le potentiel de redéfinir, voire de révolutionner l'avenir des jumeaux numériques.
Il s’agit notamment de l’adoption des jumeaux numériques par un nombre exponentiel de nouvelles entreprises et de nouveaux secteurs, de l’émergence du partage d’informations entre jumeaux numériques et de marchés de données, et de la possibilité d’intégrer des jumeaux numériques avec la réalité virtuelle (RV) afin de créer des simulations plus immersives.
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