デジタルツイン (Digital Twin)とは
デジタルツインは、製品、プロセス、またはシステムの仮想シミュレーションであり、組織が脆弱性をテストし、パフォーマンスを最適化し、より良い意思決定を行うための洞察を得るために使用できます。
デジタルツインの概要
デジタルツイン（デジタルツインテクノロジーまたはデジタルツイニングとも呼ばれる）は、1960年代にNASAのアポロ宇宙プログラムの開発中に初めて使用されました。それ以来、さまざまな業界の組織がデータと分析を活用し、システムとプロセスを最適化し、意思決定を強化するための変革を支援をしてきました。
デジタルツインは、スマートセンサー、オープンデータソース、1Dおよび2D/3Dキャプチャスキャン、生成AI、Internet of Things(IoT)デバイスなど、さまざまなソースからのリアルタイムのデータに基づいて、物理的な製品、プロセス、またはシステムの仮想表現を作成することで機能します。オリジナルとツインの間のこの「ライブ」接続により、デジタルツインは、複製しているオブジェクトまたはシステムの動作とパフォーマンスを常に反映することができます。
デジタルツインは、オリジナルのオブジェクトやシステムからのデータで継続的に更新されるため、正確でスケーラブル、かつ常に最新の仮想モニタリングまたはテストサンドボックスを作成することができます。これにより、組織はリソースを消費したり、現実世界での混乱を引き起こしたりすることなく、オブジェクトやシステムのシミュレーション上で無制限の数のテストを監視、分析、実行することができます。
デジタルツインとサイバーセキュリティ
サイバーセキュリティの分野では、組織はデジタルツインを使用して、環境の脆弱性を継続的に評価し、最新の脅威に基づいてサイバー攻撃をシミュレートし、脅威検知および対応能力の範囲と精度を向上させることで、サイバー攻撃が発生する前に予測し防止することができます。
デジタルツイン vs バーチャルツイン
デジタルツインとバーチャルツインはどちらも組織が製品やシステムを最適化するために使用できるバーチャルシミュレーションであり、現実世界での影響を伴うリスクを回避することができます。しかし、デジタルツインとバーチャルツインは異なる目的を持っているため、いくつかの重要な違いがあります。
バーチャルツインは、新しい製品やプロセスがまだ設計段階にあるときに詳細なシミュレーションを作成するために使用され、組織は複数のプロトタイプを作成することなく、さまざまな機能や特性を試すことができます。つまり、バーチャルツインは特定の時点で閉じたデータシステム内で動作し、実際の製品やシステムが導入された後は役に立たなくなります。
一方、デジタルツインは、リアルタイムでオリジナルから継続的に取得される動的で最新のデータを使用して、製品、プロセス、またはシステムを複製する「生きた」モデルです。これにより、デジタルツインは、現実世界のニーズや条件が進化するにつれて、製品、プロセス、またはシステムのパフォーマンスをそのライフサイクル全体にわたって継続的に分析および最適化するために使用できます。
バーチャルツインが製品やシステム全体を複製するのに対し、デジタルツインは監視やテストに必要なコンポーネントのみを戦略的にシミュレートし、インフラストラクチャの正確で効果的なエミュレーションを提供します。これにより、デジタルツインは完璧なバーチャルクローンを作成するための時間や費用をかけずに、同じ利点を提供することができます。
デジタルツインのメリット
デジタルツインは、あらゆる規模の企業や多くのさまざまな業界に対して、以下のような多くのアドバンテージとメリットを提供します。
- 製品開発と製造の加速、および製品やシステムのライフサイクル全体にわたる運用と保守の効率向上による大幅なコスト削減
- より効率的で最適化された設計、計画、保守、運用、および製造プロセス
- リスク、システム、およびプロセスに対するリアルタイムの可視性
- ダウンタイムや中断なしで、物理的な製品やシステムに対してテストを実施する必要なく、複数の異なる環境、状況、およびシナリオをシミュレートする能力
- 物理的なテストモデルよりも廃棄物が少なく、環境への影響を軽減
- 設計と製造から保守と運用に至るまで、製品ライフサイクル管理の改善
- よりスマートで明確、かつ情報に基づいた意思決定
デジタルツインの主な3つの種類
デジタルツインにはいくつかの種類がありますが、主に注目すべき3つの種類があります。それは、製品デジタルツイン、プロセスデジタルツイン、システムデジタルツインです。
1. 製品デジタルツイン
製品デジタルツインは、自動車のエンジン、空気圧縮機、または飛行機の翼など、単一の製品のすべての物理的な部品、仕様、および特性の仮想レプリカです。
製品デジタルツインを使用すると、組織はで製品の設計、エンジニアリング、および性能を、初期設計から実際の使用条件下でライフサイクルのどの段階でもテストすることができます。また、複数の異なるバージョンを物理的なプロトタイプを多数作成することなくテストおよび分析できるため、新製品の開発を劇的に加速することができます。
2. プロセスデジタルツイン
プロセスデジタルツインは、製造プロセス、物流または運用ネットワーク、または工場の生産ラインなど、開始から終了までの完全なプロセスの仮想シミュレーションです。
プロセスデジタルツインを使用すると、組織は最も複雑なプロセスのすべての異なるコンポーネントがどのように連携して機能するかを監視およびテストし、その性能や効率を向上させる方法を特定することができます。
3. システムデジタルツイン
システムデジタルツインは、サプライチェーンやユーティリティエネルギーグリッドから、インフラストラクチャや輸送ネットワーク、顧客体験の旅、または店舗の小売業務に至るまで、複雑に相互接続されたシステム全体の仮想レプリカです。
システムデジタルツインを使用すると、組織は個々のコンポーネントだけでなく、すべての異なる部分がどのように適合し、連携して機能するかを含む、完全なエンドツーエンドシステムの設計と性能を最適化することができます。
デジタルツインを可能にするテクノロジー
デジタルツインは、異なるが相互に関連する高度な技術のシームレスな統合によって可能になります。これらには以下が含まれます：
デジタルツイン技術の応用例
デジタルツインの効率性と多用途性により、この技術はさまざまな業界で幅広い応用が見られます。これらの中でも特に注目されるのは、製造業とサプライチェーンマネジメント、スマートシティのインフラ開発、そしてヘルスケア分野です。
製造・サプライチェーンマネジメントにおけるデジタルツインの活用
デジタルツインを使用すると、組織は個々の製品から生産ライン全体に至るまで、あらゆるものの仮想シミュレーションを作成することができます。機能やコンポーネントは、各反復の物理的なバージョンを実際に構築することなくテストすることができるため、製品設計やエンジニアリングからサプライチェーンや製品ライフサイクル管理（PLM）に至るまで、製造ライフサイクルのあらゆる側面で性能を最適化し、効率を向上させることができます。
また、デジタルツインは、製造施設やサプライチェーンのオペレーションをリアルタイムで遠隔監視することを可能にし、ボトルネックを特定したり、最新のリアルデータを使用して変更を試みたりすることができます。
スマートシティとインフラにおけるデジタルツインの活用
デジタルツイン技術は、都市インフラや交通ネットワーク、排水システム、電力網、公共サービスなどの複雑な都市システムのモデル化、管理、改善に活用できます。
都市計画者やその他の利害関係者が、交通流のパターン、緊急対応サービス、エネルギー消費などを追跡し、最適化できるようにすることで、デジタルツインは、都市がよりスマートで、クリーンで、エネルギー効率の高いものになるよう助けることができます。
ヘルスケアと患者モニタリングにおけるデジタルツイン
ヘルスケア分野において、デジタルツインは新しい医療機器やテクノロジーの開発を加速し、より個別化された医療を提供することができます。また、医療提供者が患者をモニタリングし治療方法を強化するために使用することができます。
例えば、外科医はデジタルツインを使用して臓器をモデル化したり、複雑で新しい手術技術を練習したりすることができます。医師は、個々の患者のデジタルツインを用いて多様なシミュレーションを実施し、診断を支援するとともに、最も良好な結果が期待できる治療法を決定することができます。
病院はデジタルツインシミュレーションを活用し、運営の最適化、疾病の蔓延の追跡、患者の経過をリアルタイムで監視しています。また、ヘルスケア製造業は、デジタルツイン技術を使用してより良い医療機器や技術を構築し、新しいイノベーションをより迅速により少ない費用で市場に投入します。
サイバーセキュリティにおけるデジタルツインの役割
デジタルツイン技術は、組織がサイバーセキュリティインフラを設計、分析、改善する方法において、重要かつ急速に成長する役割を担い始めています。
デジタルツインがもたらすサイバーセキュリティのメリット
デジタルツインの最も強力なサイバーセキュリティの応用の1つは、組織の防御を継続的にシミュレートし、潜在的な脆弱性のポイントを特定する能力です。このようなデジタルツインシミュレーションがサイバーセキュリティプラットフォームに統合されると、シミュレーション結果を利用して自動的な是正措置を講じたり、標的を絞った修正を推奨をすることができる。
デジタルツインは、自律型レッドチーム演習と組み合わせて使用することもできます。AIエージェントを利用して、無限の種類と数の模擬サイバー攻撃をレプリカ環境に継続的にシミュレートし続けることができます。「レッドチーム演習の詳細や定義については、以下の『デジタルツインとレッド/ブルー/パープルチームの比較』のセクションをご覧ください。」
このような模擬攻撃を行うことで、サイバーセキュリティチームは、実際のIT環境やリソースに直接影響を与えることなく、セキュリティリスクを特定、評価、軽減する能力を飛躍的に向上させることができます。
デジタルツインは常にリアルタイムで更新されるため、模擬攻撃は最新の脅威インテリジェンスを利用して、最新または最も危険な攻撃ベクトルを再現することができます。また、特定の業界やセクターに合わせて、その業界が現在直面している最大の新たな脅威を模倣することもできます。
最後に、デジタルツインは、サイバーセキュリティチームが仮想環境で実際の攻撃や脅威に対応する方法をトレーニング、改善できるようにすることで、組織のインシデント対応能力を大幅に強化することもできます
デジタルツインのセキュリティリスク
デジタルツインは複製先のシステムに接続され、そのシステムに関する重要なデータを含んでいるため、デジタルツイン自体にもサイバーセキュリティの保護が必要です。また、デジタルツインは、正確で整合性の高いデータに基づいており、機密情報、秘密情報、センシティブな個人情報を保護することが極めて重要です。また、デジタルツインのハッキングを防ぐことも重要です。ハッキングされると、攻撃者がモデルを操作して誤った結果を生成したり、ミラーリング先の物理システムの運用を妨害したりする可能性があります。
実際の運用と仮想シミュレーションを保護するために、組織は、元のデータとデジタルツインの両方にアクセスできるユーザを監視し、厳密に管理する必要があります。また、サイバー犯罪者がシステムを破壊したり侵入したりする機会を決して与えないよう、サイバーセキュリティ対策が可能な限り強固で最新のものであることを確認する必要があります。
デジタルツイン vs. レッド（赤）/ブルー（青）/パプル（紫）のチーム
レッド（赤）チーム、ブルー（青）チーム、パープル（紫）チームは、サイバー攻撃をシミュレートし、組織の防御力を向上させるために使用されます。レッド（赤）チームは攻撃者の役割を担い、脆弱性を特定し、組織のサイバーセキュリティ対策の有効性を評価します。ブルー（青）チームは逆の姿勢をとり、脅威の検知と対応を改善するために、防御する役割を担います。一方、パープル（紫）チームは、レッドチームとブルーチームが効果的に協力し、情報や洞察を共有してセキュリティパフォーマンスを向上させるのを支援します。
レッド（赤）、ブルー（青）、パープル（紫）のチームは、実際の環境で、特定のテストやタスクを実行する実際の人間を使います。前述したように、これは脆弱性を特定し、有効性を評価するための強力な方法ですが、何事にもリスクが伴うように、実際の環境での作業にはリスクがあります。
ここで、デジタルツインの利点がさらに魅力的になります。デジタルツインは、完全に仮想化された環境の中で、何百万回もの模擬攻撃を継続的に実行することができます。環境もまた、変化する実世界の状況を反映するために継続的に更新されます。これにより、組織は24時間体制でサイバーセキュリティの防御をテストし、常にギャップを特定し、新たな脅威に警告を発し、セキュリティ体制の不備を修復することができます。
デジタルツインの未来
近年のコンピューティングパワーとAI技術の進歩により、デジタルツインのスピード、能力、有効性が驚異的に向上しています。テクノロジーが進化を続ける中、いくつかの新しいトレンドやイノベーションは、デジタルツインの未来を再構築し、あるいは革命を起こす可能性を秘めています。
これには、急速に増加する新しいビジネスや産業によるデジタルツインの採用、デジタルツインの情報共有やデータマーケットプレイスの出現、デジタルツインと仮想現実（VR）や拡張現実（AR）を統合して、より没入感の高いシミュレーションを作成する可能性などが含まれます。
トレンドマイクロは、最新のテクノロジーを駆使して、よりレジリエントで適応力のある、将来に備えたサイバーセキュリティ体制を構築しているかご紹介します。