Цифровой двойник — это виртуальная симуляция продукта, процесса или системы, которую организации могут использовать для тестирования на уязвимости, оптимизации производительности и получения аналитических данных для принятия более обоснованных решений.
Впервые цифровые двойники были применены при разработке космической программы НАСА «Аполлон» в 1960-х годах. С тех пор они помогают организациям в разных отраслях эффективнее использовать данные и аналитику, оптимизировать системы и процессы и улучшать подходы к принятию решений.
Цифровые двойники создают виртуальное представление физического продукта, процесса или системы на основе данных в реальном времени из разных источников, включая интеллектуальные датчики, открытые источники данных, сканы одно-, двух- и трехмерных изображений, генеративный ИИ и устройства Интернета вещей (IoT). Взаимодействие между оригиналом и его двойником в реальном времени позволяет цифровым двойникам непрерывно отражать поведение и характеристики воспроизводимого объекта или системы.
Поскольку цифровые двойники постоянно получают новые данные от исходного объекта или системы, они создают точную, масштабируемую и всегда актуальную виртуальную среду для мониторинга или тестирования. С их помощью организации отслеживают, анализируют и выполняют неограниченное количество тестов с моделированием объекта или системы, не тратя ресурсы и не препятствуя работе реальных систем.
Цифровые двойники и кибербезопасность
В области кибербезопасности организации могут использовать цифровых двойников, чтобы непрерывно оценивать свою среду на наличие уязвимостей, моделировать кибератаки на основе новейших угроз и повышать охват и точность инструментов обнаружения угроз и реагирования для прогнозирования и предотвращения кибератак до их возникновения.
Цифровые двойники и виртуальные двойники
Цифровые и виртуальные двойники — это виртуальные модели, которые организации могут использовать для оптимизации продуктов или систем, не подвергая риску оригинал. Между ними есть несколько важных отличий, поскольку они служат разным целям.
Виртуальные двойники используются для детального моделирования нового продукта или процесса, когда он еще находится на этапе проектирования, чтобы организации могли опробовать различные функции или характеристики без создания нескольких прототипов. То есть виртуальные двойники работают в закрытой системе данных в определенный момент времени, и после запуска настоящего продукта или системы необходимость в них обычно отпадает.
Цифровые двойники, с другой стороны, являются текущими моделями, которые воспроизводят продукт, процесс или систему, используя динамические актуальные данные, непрерывно получаемые от оригинала в реальном времени. Они применяются для анализа и оптимизации производительности продукта, процесса или системы на постоянной основе на протяжении всего жизненного цикла по мере изменения реальных потребностей или условий.
В то время как виртуальные двойники реплицируют продукт или систему целиком, цифровые двойники стратегически моделируют только те компоненты, которые необходимы для мониторинга или тестирования, обеспечивая точную и эффективную эмуляцию инфраструктуры. Они дают те же преимущества, но не приходится тратить время и ресурсы на создание идеального виртуального клона.
Преимущества технологии цифровых двойников
Цифровые двойники дают множество преимуществ компаниям любого размера во многих отраслях:
- Значительная экономия затрат благодаря ускорению разработки и производства продукта и повышению эффективности эксплуатации и технического обслуживания на протяжении всего жизненного цикла продукта или системы.
- Оптимизация проектирования, планирования, технического обслуживания, эксплуатации и производственных процессов.
- Отслеживание рисков, систем и процессов в реальном времени.
- Возможность моделирования различных сред, обстоятельств и сценариев без простоев, сбоев или необходимости тестирования физических продуктов или систем.
- Снижение воздействия на окружающую среду благодаря сокращению отходов по сравнению с физическими тестовыми моделями.
- Улучшенное управление жизненным циклом продукта — от проектирования и производства до технического обслуживания и эксплуатации.
- Более продуманный, четкий и прозрачный процесс принятия решений.
Три типа цифровых двойников
Существуют разные классификации цифровых двойников, но можно выделить три основных типа: цифровые двойники продуктов, цифровые двойники процессов и цифровые двойники систем.
1. Цифровые двойники продуктов
Цифровой двойник продукта — это виртуальная копия всех физических компонентов, спецификаций и характеристик одного продукта, например автомобильного двигателя, воздушного компрессора или крыла самолета.
Цифровые двойники позволяют организациям тестировать проектирование, разработку и эксплуатацию продукта на любом этапе жизненного цикла, от прототипирования до использования в реальных условиях. Они также помогают значительно ускорить разработку новых продуктов, позволяя тестировать и анализировать несколько итераций без создания многочисленных физических прототипов.
2. Цифровые двойники процессов
Цифровой двойник процесса — это виртуальное моделирование всего процесса от начала до конца, например, производственного процесса, логистической или операционной сети или производственной линии на заводе.
Цифровые двойники процессов позволяют организациям отслеживать и тестировать, как работают многочисленные компоненты даже самых сложных процессов, а затем определять способы повышения их производительности или эффективности.
3. Цифровые двойники систем
Цифровой двойник системы — это виртуальная копия комплексных взаимосвязанных систем, от цепочек поставок и энергосетей до инфраструктуры и транспортных сетей, клиентского пути или операций розничной торговли.
Цифровые двойники систем позволяют организациям оптимизировать проектирование и производительность комплексных систем, включая каждый отдельный компонент, а также из взаимодействие и сочетание.
На каких технологиях работают цифровые двойники?
Цифровые двойники используют сочетание различных, но взаимосвязанных современных технологий. Сюда входит:
- Сети IoT и улучшенные технологии датчиков для предоставления огромного объема данных в реальном времени, необходимых для точного моделирования.
- Решения для облачных вычислений и хранения данных для безопасного хранения и обработки огромных объемов данных, а также для обработки невероятно сложной аналитики и вычислений.
- Алгоритмы машинного обучения для анализа и оценки данных, а также для выполнения автономных действий без необходимости в явных инструкциях, контроле или вмешательстве человека.
- Генеративный ИИ и большие языковые модели (LLM) для генерации необходимых данных, ускорения разработки цифровых двойников и повышения эффективности и точности моделирования.
Примеры применения технологии цифровых двойников
Благодаря эффективности и универсальности цифровые двойники можно применять в самых разных отраслях. Например, для управления производством и цепочками поставок, развития инфраструктуры умного города и здравоохранения.
Цифровые двойники в управлении производством и цепочкой поставок
Цифровые двойники позволяют организациям создавать виртуальные симуляции чего угодно, от отдельных продуктов до целых производственных линий. Функции и компоненты можно тестировать без необходимости фактически создавать физические версии каждой итерации, что помогает оптимизировать производительность и повышать эффективность в каждом аспекте жизненного цикла производства — от проектирования и разработки продукции до цепочек поставок и управления жизненным циклом продуктов.
Цифровые двойники также позволяют организациям удаленно отслеживать производственные объекты и операции в цепочке поставок в реальном времени, чтобы выявлять любые узкие места или испытывать внедрение изменений на основе актуальных данных.
Цифровые двойники в умных городах и инфраструктуре
Цифровые двойники можно использовать для моделирования, управления и улучшения сложных городских систем, таких как городская инфраструктура, транспортные сети, системы отведения сточных вод, электросети и коммунальные услуги.
Урбанисты и другие заинтересованные стороны с помощью цифровых двойников могут отслеживать и оптимизировать схемы движения транспорта, службы реагирования на чрезвычайные ситуации, потребление энергии и многое другое, чтобы создавать умные, чистые и энергоэффективные города.
Цифровые двойники в здравоохранении и для наблюдения за пациентами
В сфере здравоохранения цифровые двойники могут использоваться для ускорения разработки новых медицинских устройств и технологий, обеспечения персонализированного подхода и улучшения методов наблюдения и лечения пациентов.
Например, хирурги могут с помощью цифровых двойников моделировать органы или на практике осваивать новые или сложные хирургические методы. Врачи могут проводить различные симуляции на цифровых двойниках отдельных пациентов с целью диагностики или выбора оптимального курса лечения.
В больницах с помощью цифровых двойников можно оптимизировать работу, отслеживать распространение заболеваний или наблюдать за изменением состояния пациента в реальном времени. Производители медицинского оборудования используют цифровых двойников для создания более качественных устройств и технологий, а также более быстрого и экономичного выпуска инновационных решений.
Цифровые двойники в кибербезопасности
Цифровые двойники все чаще используются для разработки, анализа и улучшения инфраструктуры кибербезопасности.
Возможности цифровых двойников в сфере кибербезопасности
Одно из главных преимуществ цифровых двойников в кибербезопасности — возможность непрерывно моделировать и исследовать защитные механизмы организации для выявления потенциальных уязвимостей. Когда такое моделирование с помощью цифровых двойников интегрировано в платформу кибербезопасности, результаты моделирования можно использовать для автоматического исправления или целевых рекомендаций по исправлению.
Цифровые двойники также могут использоваться в сочетании с автономным тестированием по методу красных команд, при котором ИИ-агенты могут непрерывно атаковать копию среды разными способами. (Более подробную информацию о красных командах, включая их определение, см. ниже, в разделе «Цифровые двойники и красные, синие, фиолетовые команды».)
Смоделированные атаки помогают специалистам по кибербезопасности выявлять, оценивать и снижать риски безопасности, не препятствуя работе реальных ИТ-сред или ресурсов.
Цифровые двойники всегда обновляются в режиме реального времени, поэтому смоделированные атаки могут опираться на новейшие данные об угрозах, чтобы реплицировать наиболее актуальные или опасные векторы атак. Их можно адаптировать к конкретной отрасли или сектору, чтобы имитировать самые серьезные новые угрозы.
И наконец, цифровые двойники помогают значительно улучшить возможности реагирования на инциденты, поскольку специалисты по кибербезопасности могут в виртуальной среде практиковаться, обучаться и улучшать способы реагирования на реальные атаки и угрозы.
Риски безопасности при использовании цифровых двойников
Поскольку они подключены к системам, которые они воспроизводят, и содержат важные данные о них, сами цифровые двойники нуждаются в киберзащите. Цифровые двойники должны обязательно использовать точные и достоверные данные и защищать конфиденциальность любой чувствительной или служебной информации. Также важно предотвратить взлом цифровых двойников, иначе злоумышленники могут подделать результаты или даже нарушить работу оригинала.
Чтобы защитить реальные операции и их виртуальные модели, организациям необходимо отслеживать и строго контролировать, кто имеет доступ как данным оригиналов и цифровых двойников. Они также должны применять надежные и актуальные меры кибербезопасности, чтобы не оставить киберпреступникам ни шанса скомпрометировать системы.
Цифровые двойники и красные, синие, фиолетовые команды
Красные, синие и фиолетовые команды используются для моделирования кибератак и улучшения защиты организации. Красные команды выступают в роли злоумышленника, помогая выявлять уязвимости и оценивать эффективность средств контроля кибербезопасности в организации. Синие команды занимают противоположную сторону, защищая организацию от кибератак, чтобы улучшить обнаружение угроз и реагирование. Тем временем, фиолетовые команды помогают красным и синим командам эффективно работать вместе, обмениваться информацией и идеями, а также повышать эффективность мер безопасности.
Красные, синие и фиолетовые команды состоят из людей, которые выполняют определенные тесты или задачи в определенный момент времени, работая в реальной среде. Как уже упоминалось, это эффективный способ выявления уязвимостей и оценки эффективности, однако, разумеется, работа в реальных условиях связана с рисками.
Здесь пригодятся цифровые двойники. Цифровые двойники могут непрерывно выполнять миллионы смоделированных атак в полностью виртуальной среде, при этом среда также постоянно обновляется, отражая меняющиеся реальные условия. Это позволяет организациям круглосуточно тестировать свои средства кибербезопасности, чтобы выявлять и устранять любые недостатки и угрозы.
Перспективы цифровых двойников
Развитие вычислительных ресурсов и технологий искусственного интеллекта заметно повышает скорость, ценность и эффективность цифровых двойников. По мере развития технологии новые тенденций и инновации могут изменить или даже полностью преобразить подход к применению цифровых двойников.
Например, цифровые двойники будут применяться в более широком числе компаний и отраслей, будет налажен обмен информацией и созданы рынки данных цифровых двойников, а также появится возможность интеграции цифровых двойников с виртуальной или дополненной реальностью для создания более иммерсивного моделирования.
Узнайте больше о перспективах цифровых двойников и о том, как Trend Micro с помощью этой технологии помогает организациям создавать более устойчивую, адаптивную и современную систему кибербезопасности.