Un gemello digitale è una simulazione virtuale di un prodotto, processo o sistema che le organizzazioni possono utilizzare per testare le vulnerabilità, ottimizzare le prestazioni e ottenere informazioni per prendere decisioni più informate.
I gemelli digitali (noti anche come tecnologia dei digital twin o digital twinning) sono stati utilizzati per la prima volta durante lo sviluppo del programma spaziale Apollo della NASA negli anni '60. Da allora, hanno contribuito a trasformare il modo in cui le organizzazioni di molti settori diversi utilizzano dati e analisi, ottimizzano sistemi e processi e migliorano il processo decisionale.
I gemelli digitali lavorano creando una rappresentazione virtuale di un prodotto, processo o sistema fisico basato su dati in tempo reale provenienti da una varietà di fonti, tra cui sensori intelligenti, fonti di dati aperte, scansioni di acquisizione 1D e 2D/3D, AI generativa e dispositivi IoT (Internet of Things). Questa connessione “live” tra l’originale e il gemello consente ai gemelli digitali di rispecchiare costantemente il comportamento e le prestazioni dell’oggetto o del sistema che stanno replicando.
Poiché i gemelli digitali vengono aggiornati continuamente con i dati provenienti dall'oggetto o dal sistema originale, possono creare una sandbox di monitoraggio o di test virtuale accurata, scalabile e sempre aggiornata. Ciò consente alle organizzazioni di monitorare, analizzare ed eseguire un numero illimitato di test su una simulazione di un oggetto o di un sistema senza occupare risorse o causare interruzioni nel mondo reale.
Digital twin e cybersecurity
Nel campo della cybersecurity, le organizzazioni possono utilizzare i gemelli digitali per valutare continuamente il loro ambiente alla ricerca di vulnerabilità, simulare gli attacchi informatici in base alle minacce più recenti e migliorare la portata e l'accuratezza delle loro capacità di rilevamento e risposta alle minacce per prevedere e prevenire in modo proattivo gli attacchi informatici prima che si verifichino.
Digital twin vs. virtual twin
Sia i gemelli digitali che i gemelli virtuali sono simulazioni virtuali che le organizzazioni possono utilizzare per ottimizzare i propri prodotti o sistemi senza correre il rischio di conseguenze nel mondo reale. Ma ci sono diverse importanti distinzioni tra loro, in quanto servono a scopi diversi.
I gemelli virtuali vengono utilizzati per creare una simulazione dettagliata di un nuovo prodotto o processo quando è ancora in fase di progettazione, in modo che le organizzazioni possano provare diverse caratteristiche senza dover creare più prototipi. Ciò significa che i gemelli virtuali operano all'interno di un sistema di dati chiuso in un determinato momento e in genere non sono più utili dopo il lancio del prodotto o del sistema.
I gemelli digitali, invece, sono modelli "vivi" che replicano un prodotto, un processo o un sistema utilizzando dati dinamici e aggiornati ricavati continuamente dall'originale in tempo reale. Ciò consente loro di essere utilizzati per analizzare e ottimizzare le prestazioni di un prodotto, processo o sistema su base continua durante l'intero ciclo di vita, man mano che le esigenze o le condizioni del mondo reale si evolvono.
Mentre i gemelli virtuali replicano un prodotto o un sistema nella sua interezza, i gemelli digitali simulano strategicamente solo i componenti essenziali per il monitoraggio o il test, fornendo un'emulazione precisa ed efficace dell'infrastruttura. Ciò consente loro di offrire gli stessi vantaggi, ma senza dover impiegare il tempo e i costi necessari per realizzare un clone virtuale perfetto.
Quali sono i vantaggi della tecnologia dei gemelli digitali?
I gemelli digitali offrono numerosi vantaggi per aziende di tutte le dimensioni e in molti settori diversi, tra cui:
- Notevoli risparmi sui costi accelerando lo sviluppo e la produzione dei prodotti e migliorando l'efficienza delle operazioni e della manutenzione durante l'intero ciclo di vita di un prodotto o di un sistema.
- Processi di progettazione, pianificazione, manutenzione, operatività e produzione più snelli e ottimizzati.
- Visibilità in tempo reale di rischi, sistemi e processi.
- Capacità di simulare più ambienti, circostanze e scenari diversi senza tempi di inattività, interruzioni o necessità di eseguire test su prodotti o sistemi fisici.
- Impatto ambientale ridotto con meno sprechi rispetto ai modelli di test fisici.
- Migliore gestione del ciclo di vita dei prodotti, dalla progettazione e produzione alla manutenzione e alle operazioni.
- Processo decisionale più intelligente, chiaro e informato.
Quali sono i tre principali tipi di gemelli digitali?
Sebbene esistano diversi tipi di gemelli digitali, ci sono tre tipi principali su cui concentrarsi: gemelli digitali di prodotto, gemelli digitali di processo e gemelli digitali di sistema.
1. Gemelli digitali di prodotto
Un gemello digitale di un prodotto è una replica virtuale di tutti i componenti fisici, le specifiche e le caratteristiche di un singolo prodotto, come un motore automobilistico, un compressore d'aria o le ali di un aereo.
I gemelli digitali dei prodotti consentono alle organizzazioni di testare la progettazione, l'ingegneria e le prestazioni di un prodotto in qualsiasi fase del suo ciclo di vita, dai progetti iniziali al suo utilizzo in condizioni reali. Possono inoltre accelerare notevolmente lo sviluppo di nuovi prodotti consentendo di testare e analizzare diverse iterazioni senza dover creare numerosi prototipi fisici.
2. Gemelli digitali di processo
Un gemello digitale di processo è una simulazione virtuale di un processo completo dall'inizio alla fine, come un processo di produzione, una rete logistica o operativa o una linea di produzione in una fabbrica.
Il digital twinning dei processi consente alle organizzazioni di monitorare e testare il modo in cui tutti i diversi componenti, anche dei processi più complessi, interagiscono tra loro, per poi individuare modalità per migliorarne le prestazioni o l'efficienza.
3. Digital twin di sistema
I gemelli digitali di sistema sono repliche virtuali di interi sistemi interconnessi complessi, dalle supply chain e reti energetiche di pubblica utilità alle reti infrastrutturali e di trasporto, ai percorsi di customer experience o alle operazioni di vendita al dettaglio in negozio.
I gemelli digitali di sistema consentono alle organizzazioni di ottimizzare la progettazione e le prestazioni di sistemi completi end-to-end, compresi tutti i singoli componenti e il modo in cui tutti i diversi pezzi si adattano e funzionano insieme.
Quali tecnologie abilitano i gemelli digitali?
I gemelli digitali sono resi possibili dalla perfetta integrazione di una serie di tecnologie avanzate diverse ma interconnesse. Tra cui:
- Reti IoT e tecnologie di sensori avanzate per fornire le grandi quantità di dati in tempo reale necessarie per creare simulazioni accurate.
- Soluzioni di cloud computing e archiviazione dati per archiviare ed elaborare in modo sicuro enormi volumi di dati e gestire analisi e calcoli incredibilmente complessi.
- Algoritmi di machine learning (ML) per analizzare e valutare i dati ed eseguono azioni autonome senza bisogno di istruzioni, supervisione o intervento umano.
- Tecnologie di AI generativa e large language models (LLM) per generare i dati necessari, accelerare lo sviluppo dei gemelli digitali e migliorare l'efficienza e l'accuratezza delle simulazioni dei gemelli digitali.
Esempi di applicazioni dei digital twin
L'efficienza e la versatilità del digital twinning significa che la tecnologia ha trovato un'ampia gamma di applicazioni in una varietà di settori. Alcuni dei più importanti sono la gestione della produzione e della supply chain, lo sviluppo di infrastrutture per smart city e l'assistenza sanitaria.
Utilizzo di gemelli digitali nella produzione e nella gestione della supply chain
Il digital twinning consente alle organizzazioni di creare simulazioni virtuali di qualsiasi cosa, dai singoli prodotti alle intere linee di produzione. È possibile testare funzionalità e componenti senza dover effettivamente creare versioni fisiche di ogni iterazione, il che aiuta a ottimizzare le prestazioni e ad aumentare l'efficienza in ogni aspetto del ciclo di vita della produzione, dalla progettazione e dall'ingegneria del prodotto alle supply chain e alla gestione del ciclo di vita del prodotto (PLM).
I gemelli digitali consentono inoltre alle organizzazioni di monitorare da remoto i propri impianti di produzione e le operazioni della supply chain in tempo reale, in modo da poter identificare eventuali colli di bottiglia o testare le modifiche utilizzando i dati reali più recenti.
Applicazioni digital twin nelle smart city e nelle infrastrutture
La tecnologia dei gemelli digitali può essere sfruttata per modellare, gestire e migliorare sistemi urbani complessi come infrastrutture urbane e reti di trasporto, sistemi di acque reflue, reti elettriche e servizi pubblici.
Consentendo agli urbanisti e ad altri stakeholder di monitorare e ottimizzare i modelli di flusso del traffico, i servizi di risposta alle emergenze, il consumo energetico e altro ancora, i gemelli digitali possono aiutare le città a diventare più intelligenti, più pulite e più efficienti dal punto di vista energetico.
Digital twinning nel settore sanitario e nel monitoraggio dei pazienti
Nel settore sanitario, i gemelli digitali possono essere utilizzati per accelerare lo sviluppo di nuovi dispositivi e tecnologie mediche, fornire una medicina più personalizzata e migliorare il modo in cui i pazienti vengono monitorati e trattati dagli operatori sanitari.
Per esempio, i chirurghi possono utilizzare gemelli digitali per realizzare modelli di organi o per allenarsi con nuove e complesse tecniche chirurgiche. I medici possono eseguire una varietà di simulazioni sui gemelli digitali dei singoli pazienti per facilitare la diagnosi o determinare quale percorso terapeutico abbia maggiori probabilità di produrre i risultati migliori.
Gli ospedali utilizzano simulazioni con gemelli digitali per ottimizzare le loro operazioni, monitorare la diffusione delle malattie o monitorare i progressi di un paziente in tempo reale. Inoltre, le aziende produttrici per il settore sanitario utilizzano il digital twinning per costruire migliori apparecchiature o tecnologie mediche e introdurre innovazioni sul mercato più velocemente e a un prezzo inferiore.
Ruolo del digital twinning nella cybersecurity
Il digital twinning ha anche iniziato a svolgere un ruolo fondamentale e in rapida crescita nel modo in cui le organizzazioni progettano, analizzano e migliorano la loro infrastruttura di cybersecurity.
Vantaggi dei gemelli digitali nella cybersecurity
Una delle più potenti applicazioni in ambito cybersecurity del digital twinning è la sua capacità di simulare e sondare continuamente le difese di un'organizzazione per identificare potenziali punti di vulnerabilità. Quando questo tipo di simulazione con gemelli digitali è integrato in una piattaforma di cybersecurity, i risultati della simulazione possono essere utilizzati per attivare correzioni automatiche o raccomandazioni mirate per le correzioni.
I gemelli digitali possono anche essere utilizzati in combinazione con il red teaming autonomo, utilizzando agenti AI per bombardare continuamente un ambiente di replica con un numero illimitato e una varietà di attacchi informatici simulati. (Per ulteriori informazioni sul red teaming, inclusa una definizione, vedere la sezione sottostante intitolata "Digital twins vs. red/blue/purple teams").
Questi attacchi simulati possono migliorare notevolmente la capacità dei team di cybersecurity di identificare, valutare e mitigare i rischi per la sicurezza senza avere un impatto diretto sugli ambienti o sulle risorse IT nel mondo reale.
I gemelli digitali vengono sempre aggiornati in tempo reale, gli attacchi simulati possono attingere alle più recenti informazioni sulle minacce per replicare i vettori di attacco più recenti o pericolosi. Possono anche essere adattati a un settore specifico per simulare le principali minacce emergenti che stanno attualmente affrontando.
Infine, i digital twin possono anche migliorare notevolmente le capacità di risposta agli incidenti di un'organizzazione, consentendo ai team di cybersecurity di esercitarsi, addestrarsi e migliorare il modo in cui rispondono agli attacchi e alle minacce reali in un ambiente virtuale.
Rischi per la sicurezza dei gemelli digitali
Poiché sono connessi ai sistemi che replicano e contengono dati vitali su di loro, i gemelli digitali stessi hanno bisogno di protezioni per la cybersecurity. È fondamentale che i gemelli digitali si basino su dati accurati e ad alta integrità e che venga tutelata la privacy di tutte le informazioni sensibili, riservate o proprietarie. È anche importante impedire che i gemelli digitali vengano hackerati, il che potrebbe consentire agli aggressori di manipolare il modello per generare risultati ingannevoli o persino interrompere le operazioni nel sistema fisico che viene simulato.
Per proteggere le operazioni del mondo reale e le simulazioni virtuali, le organizzazioni devono monitorare e controllare rigorosamente chi ha accesso sia ai dati originali che a eventuali gemelli digitali. Devono anche assicurarsi che le loro misure di cybersecurity siano il più solide e aggiornate possibile, in modo che i cyber criminali non abbiano mai la possibilità di corrompere o invadere i loro sistemi.
Digital twin vs. red/blue/purple teams
I red/blue/purple teams sono tutti utilizzati per simulare un attacco informatico e migliorare le difese di un'organizzazione. I Red Teams assumono il ruolo di un aggressore per identificare le vulnerabilità e valutare l'efficacia dei controlli di cybersecurity di un'organizzazione. I Blue Teams assumono la posizione opposta, difendendo dagli attacchi informatici per migliorare il rilevamento e la risposta alle minacce. Nel frattempo, i Purple Teams aiutano i Red/Blue Teams a collaborare efficacemente, condividere informazioni e approfondimenti e migliorare le prestazioni di sicurezza.
Red, Blue, and Purple Teams impiegano attori umani che eseguono test o compiti specifici in un determinato momento, lavorando in un ambiente reale e "live". Come anticipato, questo è un modo potente per identificare le vulnerabilità e valutare l'efficacia, tuttavia, come per qualsiasi cosa, può essere rischioso lavorare in un ambiente reale.
È qui che il vantaggio di un digital twin diventa ancora più interessante. I gemelli digitali possono eseguire milioni di attacchi simulati all'interno di un ambiente interamente virtuale su base continua; l'ambiente viene inoltre aggiornato costantemente per riflettere le mutevoli condizioni del mondo reale. Ciò consente alle organizzazioni di testare le proprie difese di cybersecurity 24 ore su 24 per identificare costantemente eventuali lacune, segnalare nuove minacce e porre rimedio a eventuali carenze nella loro postura di sicurezza.
Qual è il futuro del digital twinning?
I recenti progressi nella potenza di calcolo e nelle tecnologie AI hanno trasformato in misura straordinaria la velocità, le capacità e l'efficacia dei gemelli digitali. Man mano che la tecnologia continua a evolversi, diverse nuove tendenze e innovazioni hanno il potenziale per rimodellare o persino rivoluzionare il futuro del digital twinning.
Questi includono l'adozione di gemelli digitali da parte di un numero esponenzialmente crescente di nuove aziende e settori, l'emergere di mercati di dati e condivisione di informazioni sui gemelli digitali e la possibilità di integrare i gemelli digitali con la realtà virtuale (VR) o la realtà aumentata (AR) per creare simulazioni più immersive.
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