Capire i gemelli digitali e il loro impatto
Una panoramica sui Digital Twins e il ruolo delle tecnologie semantiche.
― 6 leggere min
Indice
- Cosa sono i gemelli digitali?
- Il ruolo delle tecnologie semantiche
- Che cos'è un'ontologia?
- L'importanza dell'Interoperabilità
- Applicazioni dei gemelli digitali nei vari settori
- Sfide nell'implementazione dei gemelli digitali
- Tendenze future nei gemelli digitali e nelle tecnologie semantiche
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
I Gemelli Digitali sono repliche virtuali di sistemi o oggetti fisici. Sono progettati per monitorare, simulare e analizzare i dati provenienti da entità del mondo reale. Il concetto di gemelli digitali è cresciuto molto negli ultimi anni grazie ai progressi nella tecnologia e alla crescente domanda in vari settori. Utilizzando i gemelli digitali, le aziende possono ottimizzare le operazioni, prevedere problemi e migliorare i processi decisionali.
Con l'espansione dell'uso dei gemelli digitali, cresce anche l'importanza delle tecnologie semantiche. Queste tecnologie, in particolare le Ontologie, consentono una migliore rappresentazione e condivisione dei dati tra i sistemi, rendendo più facile comprendere e interagire con i dati prodotti dai gemelli digitali.
Cosa sono i gemelli digitali?
Un gemello digitale cattura informazioni su un asset fisico, come una macchina o un edificio, e fornisce una connessione in tempo reale tra i due. Questo consente agli utenti di creare rappresentazioni digitali dettagliate che possono essere aggiornate continuamente in base ai dati dell'asset reale.
I gemelli digitali possono essere applicati in vari settori, tra cui manifatturiero, sanità e città intelligenti. Anche se non esiste una definizione unica e universalmente accettata di gemello digitale, di solito coinvolge aspetti come monitoraggio, Analisi dei dati e la capacità di riflettere con precisione le condizioni fisiche in tempo reale.
Il ruolo delle tecnologie semantiche
Le tecnologie semantiche giocano un ruolo cruciale nel rendere i gemelli digitali più efficienti. Forniscono un modo per strutturare e contestualizzare i dati, consentendo a diversi sistemi di comprendere e condividere informazioni senza problemi. Le ontologie, che servono come rappresentazioni formali della conoscenza all'interno di un dominio specifico, sono particolarmente importanti in questo contesto.
Usare le ontologie nei gemelli digitali può aiutare con compiti come:
- Definire il significato degli elementi di dati
- Stabilire relazioni tra diversi punti di dati
- Abilitare capacità di ragionamento automatico che migliorano il processo decisionale
Che cos'è un'ontologia?
Un'ontologia è un framework strutturato che organizza le informazioni in un modo che le macchine possono elaborare. Include definizioni di varie entità, le loro proprietà e le relazioni tra di esse. Nel contesto dei gemelli digitali, le ontologie aiutano a creare un vocabolario condiviso che vari sistemi possono comprendere.
Ad esempio, un'ontologia nella manifattura potrebbe definire termini come "macchina", "operatore" e "processo", insieme alle loro caratteristiche e a come si collegano tra loro. Questo consente di avere comunicazioni chiare e di condividere dati tra diversi sistemi coinvolti nel gemello digitale.
Interoperabilità
L'importanza dell'In un mondo dove più sistemi operano simultaneamente, è cruciale assicurarsi che questi sistemi possano lavorare insieme. L'interoperabilità si riferisce alla capacità di diversi sistemi di scambiarsi e utilizzare informazioni. Utilizzando le ontologie, i gemelli digitali possono raggiungere meglio l'interoperabilità, permettendo loro di comunicare tra diverse piattaforme e condividere dati critici in modo più efficace.
Vantaggi dell'uso delle ontologie nei gemelli digitali
Miglioramento della condivisione e integrazione dei dati: Con una comprensione comune di termini e relazioni, diversi sistemi possono condividere e integrare i dati più facilmente. Questo è essenziale per avere una visione coesa delle operazioni e prendere decisioni informate.
Decisioni migliori: Le tecnologie semantiche e le ontologie facilitano il ragionamento automatico, che aiuta a identificare schemi e relazioni all'interno dei dati. Questo può portare a processi decisionali migliori e più rapidi.
Maggiore flessibilità: I gemelli digitali possono adattarsi ai cambiamenti nei loro corrispondenti fisici. Utilizzando le ontologie, possono incorporare nuove informazioni senza necessitare di una riprogrammazione estesa.
Coerenza nei dati: Utilizzando un vocabolario standardizzato, le organizzazioni possono ridurre la confusione e assicurarsi che tutte le parti coinvolte siano sulla stessa lunghezza d'onda riguardo ai dati analizzati.
Applicazioni dei gemelli digitali nei vari settori
Manifattura
Nella manifattura, i gemelli digitali sono ampiamente usati per monitorare macchine, processi e linee produttive. Catturando dati in tempo reale dalle macchine e analizzandoli, i produttori possono prevedere quando una macchina potrebbe guastarsi e programmare la manutenzione prima che si verifichi un'interruzione. Questo aiuta a prevenire costosi fermi macchina e ad estendere la vita dell'attrezzatura.
Sanità
I gemelli digitali hanno fatto il loro ingresso anche nel settore sanitario, dove possono essere utilizzati per modellare pazienti o dispositivi medici. Un gemello digitale di un paziente può simulare come potrebbe rispondere a certi trattamenti, consentendo ai medici di adattare le interventi medici alle esigenze individuali.
Città intelligenti
Nelle iniziative di città intelligenti, i gemelli digitali possono rappresentare vari componenti urbani, come sistemi di traffico, servizi pubblici e spazi pubblici. Analizzando i dati di questi gemelli digitali, i pianificatori urbani possono prendere decisioni informate sulla allocazione delle risorse e lo sviluppo urbano.
Sfide nell'implementazione dei gemelli digitali
Nonostante i loro vantaggi, implementare i gemelli digitali presenta diverse sfide.
Qualità dei dati: L'efficacia di un gemello digitale dipende fortemente dalla qualità dei dati che vengono inseriti. Dati di scarsa qualità o inaccurati possono portare a intuizioni fuorvianti.
Complesso dei sistemi: Molte organizzazioni operano in ambienti complessi con numerosi sistemi interdipendenti. Integrare i gemelli digitali in questi ambienti richiede una pianificazione attenta e competenze.
Mancanza di standardizzazione: Poiché i gemelli digitali sono una tecnologia relativamente nuova, non esiste ancora uno standard universale su come dovrebbero essere progettati o implementati. Questo può portare a pratiche incoerenti tra i vari settori e organizzazioni.
Tendenze future nei gemelli digitali e nelle tecnologie semantiche
Con l'evoluzione della tecnologia dei gemelli digitali, stanno emergendo diverse tendenze:
Intelligenza Artificiale
Maggiore utilizzo dell'L'Intelligenza Artificiale (IA) viene integrata nei gemelli digitali sempre più frequentemente. Questo consente analisi avanzate dei dati, intuizioni predittive e processi decisionali automatizzati.
Crescita dei grafi di conoscenza
I grafi di conoscenza, che rappresentano la conoscenza in un formato visivo per mostrare le relazioni tra varie entità, stanno guadagnando terreno nel campo dei gemelli digitali. Migliorano gli aspetti semantici dei dati, fornendo una visione più olistica dei sistemi complessi.
Espansione in nuovi settori
Sebbene i gemelli digitali siano principalmente utilizzati nella manifattura e nella sanità, si prevede che si espanderanno in altri settori come agricoltura, logistica ed energia. Questa diversificazione aumenterà la domanda di tecnologie semantiche efficaci per garantire implementazioni riuscite.
Conclusione
I gemelli digitali rappresentano uno strumento potente per le organizzazioni che cercano di ottimizzare le loro operazioni e sfruttare i dati per decisioni più informate. Integrando tecnologie semantiche come le ontologie, questi sistemi possono raggiungere una migliore interoperabilità e una comprensione più profonda dei dati che generano.
Con l'evoluzione continua delle industrie e l'adozione dei gemelli digitali, il ruolo delle tecnologie semantiche sarà cruciale per garantire che questi sistemi possano lavorare insieme, condividere informazioni e, in ultima analisi, produrre risultati migliori per le organizzazioni. Il futuro dei gemelli digitali sembra promettente, con progressi che probabilmente sbloccheranno un valore ancora maggiore in vari settori.
Titolo: Ontologies in Digital Twins: A Systematic Literature Review
Estratto: Digital Twins (DT) facilitate monitoring and reasoning processes in cyber-physical systems. They have progressively gained popularity over the past years because of intense research activity and industrial advancements. Cognitive Twins is a novel concept, recently coined to refer to the involvement of Semantic Web technology in DTs. Recent studies address the relevance of ontologies and knowledge graphs in the context of DTs, in terms of knowledge representation, interoperability and automatic reasoning. However, there is no comprehensive analysis of how semantic technologies, and specifically ontologies, are utilized within DTs. This Systematic Literature Review (SLR) is based on the analysis of 82 research articles, that either propose or benefit from ontologies with respect to DT. The paper uses different analysis perspectives, including a structural analysis based on a reference DT architecture, and an application-specific analysis to specifically address the different domains, such as Manufacturing and Infrastructure. The review also identifies open issues and possible research directions on the usage of ontologies and knowledge graphs in DTs.
Autori: Erkan Karabulut, Salvatore F. Pileggi, Paul Groth, Victoria Degeler
Ultimo aggiornamento: 2023-08-29 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://arxiv.org/abs/2308.15168
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2308.15168
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.