Цифрові двійники: як віртуальні копії змінюють наш світ у 2025 році

Очікується, що світовий ринок цифрових двійників досягне 73,5 мільярда доларів до 2027 року.
Цифровий двійник складається з трьох основних частин: фізичного об’єкта, його цифрового представлення та з’єднання даних (цифрової нитки).
Корені концепції сягають програми Apollo NASA у 1960-х роках, а термін “цифровий двійник” став популярним близько 2002 року завдяки доктору Майклу Грівзу, а NASA надала перше практичне визначення у 2010 році.
Технології, що забезпечують роботу цифрових двійників, включають мережі IoT-датчиків і хмарні обчислення; Gartner назвала цифрові двійники однією з 10 стратегічних технологічних тенденцій 2019 року.
Програма T-7A Red Hawk компанії Boeing використала цифрових двійників для досягнення 80% скорочення часу складання, 50% скорочення часу розробки програмного забезпечення та 75% покращення якості з першої спроби.
Орландо, штат Флорида, створив цифрового двійника, що охоплює 800 квадратних миль, завершеного у 2023 році, який пізніше був визнаний Fast Company як “Наступна велика річ у технологіях” у 2024 році.
Gartner прогнозує, що цифрові двійники можуть забезпечити близько 10% покращення загальної промислової ефективності завдяки зменшенню простоїв і кращому налаштуванню.
Цифровий двійник заводу Unilever скоротив кількість хибних тривог на 90%, заощаджуючи робочу силу, що ілюструє реальні операційні заощадження від впровадження двійників.
Наприкінці 2024 року Закон США про чіпи (CHIPS Act) запустив SMART USA — грант у розмірі 285 мільйонів доларів на створення інституту цифрових двійників для виробництва напівпровідників у Північній Кароліні в рамках ініціативи на 1 мільярд доларів.
Система кібербезпеки “цифровий привид”, розроблена Міністерством енергетики США та GE, моніторить мережі двійників, щоб вивчати нормальні шаблони та виявляти потенційні вторгнення, вирішуючи ризики безпеки двійників.

Уявіть собі живу цифрову копію міста, фабрики чи навіть себе. Це і є обіцянка технології цифрових двійників, галузі, що стрімко розвивається і, за прогнозами, досягне світового ринку у 73,5 мільярда доларів до 2027 року mckinsey.com. По суті, цифровий двійник — це віртуальна копія фізичного об’єкта чи системи, яка постійно оновлюється реальними даними, щоб відображати її поведінку та стан mckinsey.com. Завдяки поєднанню реальних датчиків і потоків даних з інтерактивними 3D-моделями, цифрові двійники дозволяють організаціям моделювати сценарії, прогнозувати результати та оптимізувати рішення у спосіб, який раніше був неможливий. Від виробничих підприємств і лікарень до цілих розумних міст і навіть людського тіла — цифрові двійники революціонізують галузі і стирають межу між фізичним і цифровим світом. У цьому звіті подано комплексний огляд технології цифрових двійників: що це таке, як вона розвивалася, її основні компоненти, застосування у різних секторах, ключові переваги, виклики, а також останні тенденції та прориви станом на 2024–2025 роки.

Що таке цифровий двійник?

Цифровий двійник — це, по суті, цифрова копія реального об’єкта — чи то машини, людини, процесу або навіть цілої екосистеми — яка підтримується в синхронізації з оригіналом завдяки даним у реальному часі info.expeditors.com, mckinsey.com. Простіше кажучи, це віртуальна модель, що відображає фізичного “двійника”. На відміну від статичної симуляції чи CAD-моделі, цифровий двійник постійно оновлюється за допомогою датчиків і IoT-каналів, відображаючи зміни у стані фізичного об’єкта чи його оточення в реальному часі mckinsey.com. Такий живий зв’язок дозволяє використовувати цифровий двійник для тестування сценаріїв “що, якщо”, проведення симуляцій, моніторингу продуктивності й навіть керування фізичним активом з високою точністю.

Ілюстрація цифрового двійника: фізична модель літака (ліворуч) і його цифрова копія в реальному часі (праворуч) із підключенням до даних mckinsey.com.

Основні компоненти: За визначенням, будь-яка система цифрового двійника включає три основні частини simio.com:

Фізичний об’єкт або процес: Реальний об’єкт (наприклад, реактивний двигун, будівля, пацієнт) разом із його робочим середовищем.
Цифрове представлення: Детальна віртуальна модель цього фізичного об’єкта, що відображає його структуру, контекст і поведінку.
З’єднання даних (цифрова нитка): Канал зв’язку, який передає дані між фізичним і цифровим об’єктами (зазвичай через датчики, IoT-пристрої, мережі), щоб підтримувати їхню синхронізацію simio.com, en.wikipedia.org.

Завдяки цьому безперервному потоку даних цифровий двійник оновлюється у міру змін фізичного об’єкта, а в розвинених випадках сигнали керування також можуть передаватися від двійника до оригіналу. На практиці створення цифрового двійника передбачає оснащення фізичного активу датчиками, побудову високоточної віртуальної моделі (за допомогою CAD, 3D-сканування тощо) та інтеграцію аналітики або ШІ для інтерпретації даних research.aimultiple.com. Наприклад, інженери можуть прикріпити IoT-датчики до заводського обладнання для збору температури, вібрації та показників продуктивності, передавати ці дані у хмарну модель симуляції і застосовувати алгоритми ШІ для прогнозування відмов або оптимізації роботи research.aimultiple.com. Результатом є «жива» модель, яка поводиться як реальний об’єкт.

Як працюють цифрові двійники: У роботі цифровий двійник безперервно отримує дані в реальному часі (наприклад, показники датчиків, експлуатаційні журнали, умови навколишнього середовища) від свого фізичного двійника bradley.com. Ці дані керують віртуальною моделлю, дозволяючи їй емулювати поточний стан фізичної системи у будь-який момент. Аналітики або системи ШІ можуть взаємодіяти з двійником – запускати симуляції, тестувати налаштування або контролювати продуктивність – з упевненістю, що двійник точно відображає реальність. Отримані інсайти (наприклад, прогнозована відмова деталі через 10 днів) можна застосувати до фізичного активу (наприклад, запланувати обслуговування зараз). Коротко кажучи, двійник надає безпечний віртуальний полігон для тестування змін, які було б ризиковано або дорого впроваджувати на реальному об’єкті bradley.com. Наприклад, лікарі можуть експериментувати з цифровим двійником серця, щоб побачити, як воно реагує на новий препарат без жодного ризику для пацієнта bradley.com. Саме цей зворотний зв’язок між фізичним і цифровим – часто званий «цифровою ниткою» – і робить цифрові двійники такими потужними.

Еволюція концепції цифрового двійника

Хоча це здається ультрасучасною ідеєю, корені технології цифрових двійників сягають десятиліть у минуле. Програма NASA Apollo у 1960-х роках передбачила цю концепцію, коли інженери на Землі створювали повномасштабні фізичні копії космічних апаратів для дистанційного усунення несправностей – стратегія, що врятувала життя і була відома під час кризи Apollo 13 info.expeditors.com. По суті, це були ранні “двійники”, хоча й фізичні та аналогові. Більш широка ідея програмного двійника була сформульована в книзі комп’ютерного науковця David Gelernter 1991 року , де уявлялися детальні цифрові моделі, що відображають реальні системи через безперервні потоки даних simio.com.

Сам термін “digital twin” з’явився на межі тисячоліть. Часто його приписують Dr. Michael Grieves, який у 2002 році формально представив ідею цифрового представлення, пов’язаного з фізичним продуктом протягом усього його життєвого циклу simio.com. Приблизно в той же час у NASA технолог Джон Вікерс із колегами почали використовувати “digital twin” для опису симуляцій космічних апаратів нового покоління (NASA надала перше практичне визначення у 2010 році з метою покращення моделювання космічних апаратів) en.wikipedia.org, info.expeditors.com. На початку 2000-х лише кілька прогресивних організацій експериментували з цією концепцією, оскільки необхідні дані не можна було легко зібрати чи обробити з тодішніми технологіями gray.com.

Технології, що забезпечують розвиток: У 2010-х роках відбулося поєднання інновацій, які вивели цифрових двійників із теорії в мейнстрім. Вибуховий розвиток Інтернету речей (IoT) зробив можливим оснащення практично будь-чого дешевими датчиками та підключення їх через хмару, забезпечуючи живими даними, необхідними для роботи двійників simio.com. Водночас прогрес у сфері зберігання великих даних і хмарних обчислень дозволив зберігати й аналізувати величезні обсяги даних з фізичних об’єктів у масштабах simio.com. Наприкінці 2010-х лідери галузі, такі як General Electric, Siemens та IBM, почали створювати платформи цифрових двійників, а аналітична компанія Gartner включила цифрових двійників до списку 10 найважливіших стратегічних технологічних трендів 2019 року info.expeditors.com. Всесвітній економічний форум ще у 2015 році відзначив, що цифрові двійники переходять із нішевого поняття в «основну промислову технологію» у різних секторах simio.com simio.com.

У 2020-х роках еволюція продовжилася стрімко. Перші впровадження були по суті статичними або односторонніми моделями (іноді їх називали «цифровими тінями», які лише відображали фізичний стан) simio.com. Тепер ми маємо повністю інтерактивні двійники з двостороннім потоком даних – цифровий двійник не лише отримує дані, а й може надсилати оптимізовані інструкції назад до фізичного об’єкта, створюючи замкнуту систему для керування в реальному часі simio.com. Експерти галузі окреслюють криву зрілості у п’яти етапах: від простого Віддзеркалення об’єктів, до Моніторингу їхнього стану, до розвиненого Моделювання/Симуляції, потім Федерації кількох двійників і, зрештою, до Автономних двійників, які можуть самостійно оптимізуватися без участі людини simio.com. Станом на 2025 рік багато секторів входять у пізніші етапи, і цифрові двійники стають динамічними, керованими штучним інтелектом системами. Одна дослідницька технологічна компанія передбачила, що «до 2025 року цифрові двійники перетворяться на динамічні, адаптивні та прогностичні моделі, керовані досягненнями в галузі ШІ, Інтернету речей та даних у реальному часі» simio.com.

Підсумовуючи, те, що починалося як елементарні симулятори та CAD-моделі, перетворилося на складні, інтелектуальні віртуальні копії. Від фізичних дублікатів NASA до сучасного хмарного промислового метавсесвіту, технологія цифрових двійників пройшла довгий шлях. Рання концепція доктора Грівса заклала ті ж три основні елементи, які ми використовуємо й досі simio.com, і вони залишаються основою навіть із додаванням ШІ, AR/VR-візуалізації та інших новітніх функцій. Сформовано передумови для того, щоб цифрові двійники стали всюдисущими в проєктуванні, експлуатації та процесах прийняття рішень в економіці.

Застосування в різних галузях

Одна з причин, чому цифрові двійники викликають такий ажіотаж, – це їхня універсальність: вони можуть моделювати практично будь-що. Ось як ця технологія застосовується (станом на 2024–2025 роки) у різних галузях:

Виробництво та промислова інженерія

У виробництві цифрові двійники лежать в основі революції Індустрія 4.0. Фабрики створюють цифрові двійники всього — від окремих компонентів машин до цілих виробничих ліній. Це дозволяє їм моделювати та оптимізувати процеси у віртуальному просторі до впровадження змін на виробництві. Наприклад, конфігурації складальних ліній можна тестувати у двійнику для максимізації пропускної здатності, а роботизовані робочі процеси — тонко налаштовувати у віртуальному середовищі. Переваги є відчутними: Gartner прогнозує 10% покращення загальної промислової ефективності завдяки впровадженню цифрових двійників, що стало можливим завдяки зменшенню незапланованих простоїв і кращому налаштуванню продуктивності research.aimultiple.com. У кейсі Deloitte зазначено, що виробник, який використовував двійник виробничої лінії, зміг скоротити час переналагодження на 21%, моделюючи різні сценарії розкладу та розміщення gray.com.

Проєктування продукту та прототипування: Інженери використовують двійники продукту як «живі прототипи». Замість створення та тестування численних фізичних прототипів компанії можуть проводити ітерації дизайну на цифровому двійнику, щоб побачити, як продукт поводиться за різних умов. McKinsey виявила, що деякі команди R&D скоротили цикли розробки до 50%, покладаючись на цифрові двійники — це суттєво прискорює вихід на ринок і знижує витрати на тестування mckinsey.com. Наприклад, розробка Boeing навчального літака T-7A Red Hawk настільки широко використовувала моделі цифрових двійників, що літак пройшов шлях від концепції до першого польоту лише за 36 місяців. Boeing повідомила про вражаючі результати: 80% скорочення часу складання та на 50% менше часу на розробку програмного забезпечення, а якість з першої спроби покращилася на 75% завдяки використанню цифрових двійників на всіх етапах проєктування та виробництва digitaltwininsider.com. Такі результати демонструють, чому виробники змагаються у впровадженні технології двійників.

Експлуатація та обслуговування: Після введення продуктів або обладнання в експлуатацію цифрові двійники дають змогу здійснювати прогнозне обслуговування та оптимізацію роботи. Датчики передають двійнику дані про стан машини (вібрації, тепло, рівень виходу тощо), а алгоритми ШІ аналізують їх, щоб передбачити відмови до того, як вони стануться. Наприклад, нафтогазова компанія Chevron очікує заощадити мільйони доларів на обслуговуванні до 2024 року, впроваджуючи цифрових двійників для прогнозування проблем з обладнанням на нафтопереробних заводах gray.com. Аналогічно, General Electric використовувала цифрових двійників для своїх турбінних двигунів і повідомила про скорочення реактивного обслуговування на 40%, досягнувши при цьому 99,49% надійності в експлуатації digitaltwininsider.com. Такі покращення означають значну економію коштів і збільшення часу безвідмовної роботи промислових активів. Крім того, виробничі двійники можуть постійно коригувати процеси – наприклад, налаштовувати параметри машин для зниження енергоспоживання або підвищення якості продукції на основі симуляцій двійника.

Охорона здоров’я та медицина

Сектор охорони здоров’я впроваджує цифрових двійників інноваційними способами – від лікарень до персоналізованої медицини. Лікарня може створити цифрового двійника всієї установи – змоделювати кожне відділення, ліжко, розклад персоналу та медичний пристрій у віртуальній моделі. Такий “двійник лікарні” може моделювати потік пацієнтів, використання ресурсів і навіть реагування на сплески (наприклад, у разі пандемії) для оптимізації надання допомоги. За оцінками, 66% керівників у сфері охорони здоров’я планують збільшити інвестиції в цифрових двійників протягом наступних трьох років research.aimultiple.com, вважаючи їх ключовим інструментом для покращення результатів лікування та ефективності.

Лікарі використовують інтерактивного цифрового двійника людського тіла для планування операцій і навчання (концептуальний приклад) research.aimultiple.com.

Одна з найцікавіших меж — це цифровий двійник людського тіла. Дослідники зараз створюють віртуальні моделі органів або навіть цілих фізіологічних систем для персоналізованої діагностики та лікування. Такі двійники, створені для конкретного пацієнта, інтегрують дані з медичної візуалізації, життєвих показників, генетики та факторів способу життя, щоб відобразити стан здоров’я людини. За задумом, лікар міг би перевірити, як серце двійника конкретного пацієнта реагує на новий препарат, або відрепетирувати складну операцію на двійнику перед тим, як оперувати справжнього пацієнта bradley.com bradley.com. Це могло б значно знизити ризики та кількість спроб і помилок у лікуванні. Хоча повністю реалізовані двійники пацієнтів ще перебувають на ранніх стадіях, прогрес уже є — наприклад, шведський університет створив цифрового двійника серця миші на рівні клітинної РНК для вивчення впливу ліків research.aimultiple.com. Компанії з виробництва медичних пристроїв також використовують цифрових двійників для проєктування та тестування нових пристроїв (таких як стенти або протези) у віртуальних фізіологічних умовах, що прискорює НДДКР і забезпечує безпеку.

Окрім окремих людей, цифрові двійники допомагають у сфері громадського здоров’я та біомедичних досліджень. Епідеміологи можуть моделювати поширення хвороб у “двійнику популяції”, щоб перевірити ефективність втручань. А фармацевтичні дослідники використовують цифрових двійників біохімічних процесів для моделювання взаємодії ліків в організмі, що потенційно зменшує потребу у великій кількості фізичних клінічних випробувань. Загалом, цифрові двійники в охороні здоров’я обіцяють більш прогнозовану, профілактичну та персоналізовану медицину, хоча вони також породжують нові питання щодо конфіденційності даних і медичної етики (які розглядаються далі у цьому звіті).

Розумні міста та інфраструктура

Цілі міста отримують свої цифрові двійники. Міські планувальники та місцева влада використовують цифрових двійників міст, щоб моделювати інфраструктуру, транспорт, комунальні послуги та навіть демографію на цілісній віртуальній платформі. Наприклад, Орландо, Флорида створило цифрового двійника, що охоплює 800 квадратних миль регіону, з 3D-візуалізацією будівель і накладенням даних у реальному часі xrtoday.com. Міські чиновники та громадяни можуть взаємодіяти з цією моделлю на великому екрані в штаб-квартирі Orlando Economic Partnership, щоб візуалізувати плани розвитку або аналізувати сценарії “що, якщо” для трафіку, громадського транспорту, змін зонування тощо xrtoday.com. Двійник оновлюється з урахуванням актуальних міських даних (наприклад, датчики трафіку, кліматичні дані, будівельні проєкти), що дозволяє планувальникам передбачати вплив змін майже в реальному часі.

Міське планування: Цифрові двійники міст є неоціненними для тестування політик у безризиковому середовищі. Хочете побачити, як додавання нової автомагістралі або зміна маршруту автобуса вплине на затори? Завантажте дані у цифрового двійника міста та змоделюйте це. Наприклад, уряд Сінгапуру має відомого 3D-двійника всього міста (Virtual Singapore), який використовується для моделювання всього — від потоків людей до споживання електроенергії в різних міських планах. Ці інструменти допомагають створювати розумніші, більш стійкі міста, оптимізуючи планування та реагування на події. Дослідження академічних публікацій показало, що «міські простори та розумні міста» становили найбільшу частку (47%) випадків використання цифрових двійників, що відображає, наскільки значущим стало це застосування research.aimultiple.com.

Управління інфраструктурою: Окрім міського планування, двійники використовуються для оперативного управління критичною інфраструктурою. Комунальні компанії підтримують цифрових двійників енергомереж, водопроводів або телекомунікаційних мереж для моніторингу стану та швидкої локалізації проблем. Якщо прориває водогін, двійник може змоделювати перенаправлення потоку для мінімізації наслідків. У цивільному будівництві інфраструктурні двійники мостів, доріг і тунелів дозволяють здійснювати безперервний моніторинг конструкцій — датчики передають дані про напругу чи вібрацію у двійника, щоб інженери могли вчасно виявити зношення. Наприклад, Bentley Systems (лідер у сфері інфраструктурного ПЗ) у 2024 році об’єдналася з Google для інтеграції високоякісного 3D-геопросторового контенту Google у платформу цифрових двійників Bentley, підвищуючи реалістичність і контекст для інфраструктурних двійників technologymagazine.com. Це допомагає планувальникам віртуально інспектувати об’єкти на місці та отримувати такі інсайти, як визначення пріоритетності обслуговування. Довгострокове бачення полягає в тому, що кожне «розумне місто» матиме живу цифрову копію, де адміністратори зможуть моделювати все — від евакуації під час катастроф до нових забудов у VR — до прийняття рішень у реальному світі.

Аерокосмічна галузь і оборона

Аерокосмічна промисловість була одним із перших користувачів концепції цифрових двійників (ще з часів NASA), і сьогодні вона піднімає цю технологію на новий рівень. Сучасні літаки — це надзвичайно складні системи, і виробники, такі як Airbus і Boeing, зараз використовують цифрових двійників протягом усього життєвого циклу літака — від проєктування та тестування до експлуатації та обслуговування. Як зазначалося, використання цифрових двійників компанією Boeing дало значну ефективність при розробці навчального літака T-7A digitaltwininsider.com. Аналогічно, Airbus повідомила про економію 201 000 євро та 1 250 тонн викидів CO2 щорічно завдяки використанню цифрових двійників для оптимізації певних виробничих процесів літаків digitaltwininsider.com. Ця економія була досягнута шляхом зменшення відходів і енергоспоживання завдяки моделюванню та оптимізації.

Імітації польотів і тренування: У роботі кожен сучасний реактивний двигун, вироблений такими компаніями, як Rolls-Royce або GE, має власного цифрового двійника. Ці двійники отримують дані з бортових датчиків (температури, тиски, вібрації) і допомагають авіакомпаніям та військовим виконувати прогнозне обслуговування двигунів – плануючи сервіс лише за потреби та уникаючи катастрофічних відмов, виявляючи проблеми на ранній стадії. Космічні агентства також використовують цифрових двійників: наприклад, NASA створює двійників космічних апаратів і марсоходів для віртуального відпрацювання місій і усунення несправностей на мільйони миль від Землі. Майбутня програма Artemis планує мати детального цифрового двійника місячної станції Gateway для дистанційного управління.

Оборонні організації використовують цифрових двійників для планування сценаріїв і відпрацювання місій. Двійник винищувача можна використовувати для тестування нових оновлень програмного забезпечення під час численних віртуальних вильотів до того, як ризикувати у реальному польоті. Навіть поля бою та цілі оборонні системи (кораблі, мережі радарів тощо) можна дублювати для моделювання стратегій із симульованими противниками. З огляду на вартість і ризик тестування в аерокосмічній та оборонній сферах, цифрові двійники стали незамінними для зниження ризиків інновацій і забезпечення роботи систем у всіх умовах, як задумано.

Автомобільна промисловість і транспорт

Автомобільна галузь переживає трансформацію завдяки цифровим двійникам на багатьох рівнях – виробництво, проєктування транспортних засобів і сам досвід водіння. Автовиробники, такі як Tesla, BMW і Toyota, широко використовують цифрових двійників у проєктуванні та виробництві. Віртуальні прототипи автомобілів проходять краш-тести, аеродинамічне моделювання та налаштування продуктивності в симуляціях, що зменшує потребу у численних фізичних прототипах. Наприклад, Toyota використовувала цифрових двійників для вдосконалення процесів на складальній лінії та досягла значної економії енергії й коштів digitaltwininsider.com. Завод Nissan у Великій Британії утричі збільшив продуктивність і заощадив десятки тисяч доларів, використовуючи прогностичні симуляційні двійники для оптимізації виробничої лінії силових агрегатів digitaltwininsider.com.

Після виходу автомобілів на дороги виробники дедалі частіше зберігають цифрового двійника для кожного транспортного засобу – особливо для електричних і підключених автомобілів. Tesla відома тим, що оснащує свої автомобілі численними датчиками та IoT-зв’язком, що фактично дозволяє компанії підтримувати цифрову копію стану кожного авто. Це дає змогу Tesla надсилати оновлення «по повітрю», діагностувати проблеми дистанційно й навіть передбачати відмови або деградацію акумулятора для окремих автомобілів на основі даних двійника toobler.com. Оператори автопарків роблять подібне: наприклад, деякі транспортні компанії використовують цифрових двійників своїх вантажівок для планування обслуговування у найоптимальніший час і моделювання оптимізації маршрутів для економії пального.

Досвід клієнта: Цікавим застосуванням цифрових двійників в автомобільній галузі є підвищення залученості клієнтів. Mercedes-Benz, наприклад, створила “двійників клієнтів” – віртуальні моделі їхніх автомобілів, з якими клієнти можуть взаємодіяти в іммерсивних шоурумах mckinsey.com. Потенційні покупці можуть протестувати цифрового двійника автомобіля у VR, налаштовуючи функції та відчуваючи автомобіль без фізичного тест-драйву. Це не лише покращує досвід купівлі, а й надає Mercedes дані про вподобання клієнтів і моделі використання через двійника. У майбутньому, транспортні засоби в епоху автономного водіння, ймовірно, матимуть цифрових двійників, які постійно навчатимуться та вдосконалюватимуть алгоритми на основі даних про водіння, зібраних з багатьох автомобілів. Міські транспортні системи також інтегруватимуться з моделями цифрових двійників – наприклад, моделювання трафіку в цифровому двійнику дорожньої мережі дозволяє логістичним компаніям планувати оптимальні маршрути доставки та адаптуватися до реальних умов у режимі реального часу gray.com.

Енергетика та комунальні послуги

У енергетичному секторі цифрові двійники сприяють розумнішій та більш сталий роботі. Компанії з виробництва електроенергії використовують двійників електростанцій, вітрових електростанцій і мереж для оптимізації виробітку та обслуговування. Двійник вітрової турбіни може моделювати потік повітря та зношування лопатей, щоб планувати превентивний ремонт до того, як турбіна вийде з ладу (уникаючи дорогих простоїв). Енергетичний підрозділ General Electric приписує аналітиці цифрових двійників значне підвищення надійності та економію коштів, як згадувалося раніше (наприклад, $11 мільйонів зекономлено завдяки зменшенню незапланованих простоїв) digitaltwininsider.com.

Електричні компанії використовують двійників мережі для балансування розподілу навантаження та швидкої ізоляції несправностей. Наприклад, цифровий двійник електромережі може проводити моделювання надзвичайних ситуацій – “Якщо ця підстанція вийде з ладу, яке перенаправлення залишить світло увімкненим?” – і таким чином допомагати інженерам реагувати на реальні інциденти за лічені секунди. Нафтогазові компанії створюють двійників своїх нафтопереробних заводів і офшорних платформ для моніторингу стану та тестування змін, які можуть підвищити продуктивність або безпеку. Під час пандемії деякі нафтопереробні заводи працювали напіввіддалено за допомогою цифрових двійників, коли оператори диспетчерських керували процесами дистанційно, взаємодіючи з двійником заводу в реальному часі.

Енергетичні компанії також використовують двійників для досягнення цілей сталого розвитку. Siemens впровадила «цифрових енергетичних двійників» на промислових пивоварнях, що дозволило зменшити споживання енергії на 15-20% на кожному об’єкті та скоротити викиди CO2 вдвічі шляхом постійного налаштування операцій для підвищення ефективності digitaltwininsider.com. У ще більшому масштабі ведуться зусилля з моделювання екологічних систем: ініціатива NVIDIA’s Earth-2 має на меті створити цифрового двійника кліматичної системи Землі, щоб вчені могли моделювати сценарії зміни клімату на суперкомп’ютерах для кращого прогнозування екстремальних погодних явищ і прийняття рішень у політиці gamesbeat.com. Такий двійник планетарного масштабу інтегрував би величезні набори даних (супутникові знімки, моделі кліматичної фізики) і міг би стати проривом для кліматичних досліджень, фактично перетворившись на «авіасимулятор» для тестування втручань у масштабах планети.

З цих прикладів очевидно, що цифрові двійники проникли майже в усі галузі — виробництво, охорону здоров’я, міста, аерокосмічну галузь, автомобільну промисловість, енергетику та інші. Серед інших вартих уваги прикладів — роздрібна торгівля (магазини використовують двійників для моделювання трафіку покупців і змін у плануванні), телекомунікації (мережеві двійники для управління впровадженням 5G) і навіть сільське господарство (фермери використовують двійників ґрунту та врожаю для оптимізації врожайності). Там, де є цінні фізичні дані для збору та складні системи для оптимізації, цифрові двійники, ймовірно, можуть додати цінності.

Переваги та ціннісна пропозиція

Чому так багато організацій звертаються до цифрових двійників? Технологія пропонує низку переконливих переваг і бізнес-стимулів:

Прогнозне обслуговування та зменшення простоїв: Можливо, найчастіше згадувана перевага — цифрові двійники дозволяють проводити обслуговування за станом, а не за графіком. Аналізуючи дані про продуктивність у реальному часі, двійники допомагають передбачити відмови обладнання до того, як вони стануться, тож обслуговування можна виконати вчасно. Це знижує витрати на обслуговування та запобігає дорогим незапланованим простоям research.aimultiple.com. Наприклад, аерокосмічний двійник може виявити незначні аномалії вібрації в двигуні та підказати ремонт, що дозволить уникнути відмови під час польоту. Дослідження показують, що компанії можуть суттєво скоротити простої — одне глобальне опитування виявило, що промислові підприємства підвищили ефективність приблизно на 10% завдяки прогнозному обслуговуванню на основі двійників research.aimultiple.com.
Підвищена ефективність і продуктивність: Цифрові двійники забезпечують безпрецедентну видимість операцій, дозволяючи оптимізувати процеси для підвищення продуктивності та ефективності. Моделюючи процеси в різних сценаріях, двійники допомагають виявити вузькі місця та оптимальні налаштування. Багато організацій повідомляють про зростання продуктивності на 30–60% після впровадження цифрових двійників у виробничих середовищах simio.com. Наприклад, налаштування виробничої лінії за допомогою її двійника може скоротити час циклу та збільшити пропускну здатність із мінімальними спробами й помилками на реальній лінії. Клієнт Schneider Electric досяг 20% економії витрат і на 50% швидшого виходу на ринок, використовуючи двійник машини для оптимізації введення в експлуатацію та виробництва, а інший виробник подвоїв ефективність виробництва та скоротив споживання енергії на 40% завдяки оптимізації з використанням двійника digitaltwininsider.com.
Швидша інновація та вихід на ринок: Завдяки цифровим двійникам розробка продуктів і зміни процесів відбуваються значно швидше. Інженери можуть швидко ітеративно змінювати проєкти у віртуальному світі. McKinsey зазначає, що деякі компанії скоротили цикли НДДКР удвічі завдяки цифровим двійникам mckinsey.com. Усунення етапів фізичного прототипування прискорює інновації. Крім того, проблеми виявляються віртуально (і на ранніх етапах), що зменшує дорогі доопрацювання у майбутньому designnews.com. Як підкреслив генеральний директор Siemens Роланд Буш, цифрове моделювання дозволяє «налаштовувати нові виробничі лінії або моделювати функції людського серця» та змінювати проєкти на ходу, уникаючи масштабних доопрацювань і переробок у майбутньому designnews.com. Результат — не лише швидкість, а й покращення якості з першого разу: 75% покращення якості інженерних рішень з першого разу у Boeing на проєкті T-7A — яскравий приклад digitaltwininsider.com.
Краще прийняття рішень завдяки моделюванню: Цифрові двійники слугують високоточними випробувальними майданчиками для осіб, які приймають рішення. Вони дозволяють керівникам програвати гіпотетичні сценарії (від незначних змін у процесах до масштабних реагувань на катастрофи) і бачити ймовірні результати, підкріплені даними. Це значно зменшує ризики стратегічних рішень. У статті Harvard Business Review описано, як стратегічні двійники дозволяють керівникам проводити моделювання збоїв на ринку чи в ланцюгах постачання та знаходити надійні відповіді deloitte.com. У сфері управління ланцюгами постачання двійник може імітувати всю логістичну мережу – дозволяючи компанії експериментувати, наприклад, із заміною постачальника чи перенаправленням відправлень у цифровому вигляді, щоб передбачити вплив на вартість і терміни доставки до прийняття рішень у реальному житті mckinsey.com. Деякі компанії підвищили свою швидкість прийняття рішень на 90% завдяки інсайтам, отриманим із двійників, оскільки вони можуть оцінювати варіанти за дні, а не місяці mckinsey.com.
Заощадження коштів і оптимізація ресурсів: Майже все вищезазначене трансформується у заощадження – завдяки меншій кількості простоїв, меншій кількості відходів і ефективнішому використанню ресурсів. Конкретні приклади: цифровий двійник заводу Unilever зменшив кількість хибних тривог на 90%, скоротивши перерви та заощадивши робочу силу digitaltwininsider.com. Використання Mercedes-Benz віртуальних двійників заводів скоротило час будівництва нових складальних об’єктів на 50%, що дало величезну економію капітальних витрат digitaltwininsider.com. Двійники також допомагають оптимізувати використання енергії та ресурсів, сприяючи досягненню цілей сталого розвитку (як показано на прикладі енергетичного двійника Siemens, який зменшив викиди CO2 на пивоварні на 50% digitaltwininsider.com). Навіть у сфері обслуговування, усунення несправностей з першого разу за допомогою діагностики двійника дозволяє економити на запасних частинах і годинах роботи техніків.
Покращений досвід клієнтів: Цифрові двійники також можуть приносити вигоди для зростання доходів, покращуючи взаємодію з клієнтами та персоналізацію. Наприклад, віртуальні двійники продуктів дозволяють клієнтам випробовувати та налаштовувати продукти у захоплюючий спосіб (як у сценарії віртуального тест-драйву Mercedes), що може виділити бренд і підвищити продажі mckinsey.com. У сфері послуг наявність цифрового двійника клієнта (з точки зору його моделей використання чи вподобань) допомагає унікально адаптувати послуги під нього, підвищуючи задоволеність. McKinsey виявила, що організації, які використовують двійників клієнтів, спостерігали зростання доходу до 10% завдяки наданню більш захоплюючого та персоналізованого досвіду mckinsey.com.
Стійкість і зниження ризиків: Завдяки розумінню систем через їхні двійники компанії стають стійкішими до потрясінь. Цифровий двійник може виявити вразливі місця в системі (наприклад, єдині точки відмови в ланцюжку постачання чи виробничій лінії), щоб можна було розробити резервні плани. В операціях двійники допомагають підтримувати стабільність за різних умов, дозволяючи швидко вносити корективи. McKinsey зазначає, що цифрові двійники підвищують стійкість до шоків попиту та пропозиції, оскільки компанії можуть моделювати та готуватися до різних сценаріїв (наприклад, раптова втрата постачальника, стрибки попиту) і таким чином реагувати без хаосу mckinsey.com.

Підсумовуючи, ціннісна пропозиція цифрових двійників багатогранна: зниження витрат, більший час безвідмовної роботи, швидша розробка, краща якість і розумніші рішення, що все разом сприяє конкурентній перевазі. По суті, це дає організаціям кришталеву кулю (завдяки прогнозній аналітиці) і пісочницю (для безпечних експериментів) для їхніх фізичних операцій. Як сказав один із експертів Siemens, “Цифрові двійники можуть продовжувати збирати дані протягом усього життєвого циклу продукту… така інформація підтримує оптимізацію під час експлуатації та допомагає інженерам готувати наступне покоління продукту.” gray.com Постійно навчаючись у реальному світі, двійник допомагає покращувати як поточні операції, так і майбутні розробки.

Однак отримання цих переваг не є автоматичним – це пов’язано з викликами та вимогами, які ми розглянемо далі.

Виклики, обмеження та етичні міркування

Як і будь-яка трансформаційна технологія, цифрові двійники мають свої виклики, обмеження та етичні питання. Впровадження та використання двійників – це не тривіальне завдання, і організаціям доведеться долати такі перешкоди:

Управління даними та якість: Цифровий двійник настільки хороший, наскільки хороші дані, які він отримує. Забезпечення якісних, даних у реальному часі від фізичних активів може бути складним завданням. Це вимагає впровадження надійних мереж датчиків та IoT-пристроїв і їх обслуговування протягом усього життєвого циклу активу simio.com. Багато старих машин не були спочатку розроблені для підключення, тому дооснащення датчиками або інтеграція різнорідних джерел даних є технічною перешкодою. Крім того, двійники генерують величезні потоки даних, які потрібно зберігати, обробляти й аналізувати (часто в хмарі). Інтеграція даних з багатьох джерел (телеметрія обладнання, екологічні датчики, корпоративні системи) може бути складною. Низькоякісні дані (шумні, із затримкою або неповні) можуть призвести до неточного двійника й хибних висновків. Тому компаніям потрібне сильне управління даними й, можливо, AI-технології для фільтрації та валідації даних двійника.
Складність і вартість: Створення високоточних цифрових двійників може бути ресурсоємним. Це може вимагати використання передового програмного забезпечення для моделювання, 3D-моделювання та експертизи в AI для розробки. Початкові витрати й зусилля на створення детального двійника (та постійні витрати на його підтримку й обробку даних) можуть бути значними, що може відлякати менші компанії. Є також складність моделювання – не кожну систему легко змоделювати в програмному забезпеченні, особливо дуже складні, емерджентні процеси. Деякі критики зазначають, що для надзвичайно складних систем повністю точний двійник може бути практично недосяжним або вимагатиме надто багато обчислювальних ресурсів для роботи в реальному часі. Організації повинні визначити рівень деталізації, необхідний у двійнику (спрощена модель легша, але менш інформативна, тоді як комплексна модель на основі фізики може бути важкою). Знайти баланс – це виклик.
Питання конфіденційності: Коли цифрові двійники включають дані, пов’язані з людиною (наприклад, дані про здоров’я пацієнта у медичному двійнику або дані про особисту поведінку у двійнику розумного міста), конфіденційність стає першочерговим питанням bradley.com. Двійники працюють шляхом агрегування великої кількості даних, деякі з яких є надзвичайно чутливими. Сучасні закони про конфіденційність (GDPR у Європі, HIPAA у сфері охорони здоров’я тощо) встановлюють суворі правила щодо мінімізації даних, згоди та права на видалення даних. Але цінність цифрового двійника полягає в накопиченні історичних даних і деталізації – тут виникає напруга. Наприклад, якщо людина відкликає згоду на використання своїх даних, чи потрібно видаляти ту частину двійника, яка її представляє? Як анонімізувати двійника, який має відображати конкретну особу? bradley.com Це складні питання. Цифрові двійники міст, які використовують дані з камер або мобільних телефонів для моделювання натовпів, повинні ретельно анонімізувати та агрегувати інформацію, щоб уникнути проблем із наглядом. Розробники повинні закладати захист конфіденційності у дизайн двійників (privacy-by-design), забезпечувати належну згоду на обробку даних і прозорість, а також, за потреби, впроваджувати агрегування даних, яке поважає права особистості bradley.com. Недотримання цього може не лише порушити закони, а й підірвати довіру громадськості до технологій двійників.
Ризики безпеки: За своєю природою цифрові двійники тісно пов’язані – вони об’єднують операційні технології з ІТ-мережами й часто підключаються до інтернету (хмарних платформ). Це може розширити поверхню атаки для кіберзагроз bradley.com. Якщо хакер зламає систему цифрового двійника, він може маніпулювати даними або моделлю – у найгіршому випадку, якщо двійник має зворотні контрольні зв’язки з фізичним обладнанням, це може призвести до реальних пошкоджень. Забезпечення безпеки потоків даних і платформ двійників є критично важливим. Двійники залежать від безперервної передачі даних із IoT-датчиків; ці пристрої відомі своєю вразливістю, якщо їх належно не захищено (типові паролі тощо). Двійник також може ненавмисно надати супротивникам креслення об’єкта, якщо до нього отримано доступ (оскільки це детальна модель того, як працює завод або мережа). Щоб уникнути цього, компаніям потрібно впроваджувати шифрування, суворий контроль доступу, сегментацію мереж для систем двійників і постійний моніторинг аномалій (деякі навіть створюють “honeypots” або “привиди” цифрових двійників для виявлення вторгнень) gray.com. Міністерство енергетики США та GE працювали над системою кібербезпеки “digital ghost”, яка вивчає нормальні шаблони мережі двійників і позначає будь-які відхилення як потенційне кіберпроникнення gray.com. Такий підхід буде дедалі важливішим, оскільки двійники стають невід’ємною частиною операцій.
Етичні дилеми: Етика використання цифрових двійників може бути досить складною, особливо в медичних і гуманітарних контекстах. Наприклад, якщо цифровий двійник вашого серця у сфері охорони здоров’я виявить раніше невідому серйозну загрозу, який обов’язок має медичний працівник? Чи повинен він повідомити вас, навіть якщо це не було початковою метою створення двійника? bradley.com А якщо дані двійника були анонімізовані для захисту приватності, чи зможуть вони взагалі відстежити їх до вас, щоб попередити? Існують сценарії, коли двійник може передбачити щось делікатне (наприклад, генетичну схильність до хвороби) – відповідальне поводження з такою інформацією залишається відкритим питанням. Також існує ризик зловживання: оскільки регулювання ще не наздогнало технології, хтось може використати дані цифрового двійника неетично (наприклад, страховик отримає доступ до медичного двійника для коригування премій, або роботодавець буде стежити за двійниками працівників для контролю продуктивності у нав’язливий спосіб). Упередженість – ще одна проблема: якщо алгоритми, що керують двійником (наприклад, для розумного міста), мають упередження, це може призвести до несправедливих результатів (наприклад, неправильного розподілу ресурсів). Оскільки двійники полегшують індивідуалізацію лікування чи послуг (“деконтекстуалізація цифрових двійників” до однієї людини чи речі bradley.com), деякі етики побоюються, що це може зменшити загальну справедливість або призвести до дискримінації, якщо не буде належного врегулювання. Прозорість буде вирішальною – люди повинні знати, якщо рішення (медичні, фінансові тощо) приймаються на основі цифрового двійника, і мати можливість зрозуміти чи оскаржити цей процес.
Інтероперабельність і стандарти: Оскільки багато постачальників і платформ створюють рішення для цифрових двійників (Siemens, Microsoft Azure Digital Twins, IBM тощо), інтероперабельність є проблемою. Якщо кожен використовує власні формати, інтеграція двійників з різних систем (або перенесення моделі двійника з однієї платформи на іншу) може бути складною. Такі ініціативи, як Digital Twin Consortium, намагаються розробити стандарти та найкращі практики, щоб забезпечити сумісність різних систем двійників або принаймні спільну мову даних. Поки стандарти не стануть зрілими, компанії можуть зіткнутися з прив’язкою до постачальника або труднощами інтеграції при масштабуванні впровадження цифрових двійників у межах підприємства.
Дефіцит навичок: Створення та використання цифрових двійників вимагає міждисциплінарних навичок – фахівців з IoT, дата-сайентістів, інженерів з моделювання та галузевих експертів. Наразі спостерігається нестача професіоналів із досвідом саме такого поєднання. Компаніям часто доводиться інвестувати в навчання або залучати консультантів для старту. Зі зростанням впровадження цифрових двійників, ймовірно, з’явиться більше освітніх програм (університети додаватимуть відповідні курси тощо). Але в короткостроковій перспективі таланти та експертиза можуть бути обмежувальним фактором.

Попри ці виклики, жоден із них не є непереборним. Однак вони вимагають проактивних стратегій. Наприклад, для будь-якої масштабної ініціативи цифрового двійника слід створити надійні рамки управління – охоплюючи згоду на обробку даних, кібербезпеку (з постійним моделюванням загроз) і чіткі вказівки щодо етичного використання інсайтів двійника. Багато організацій створюють міжфункціональні команди (ІТ, юридичний відділ, операційний відділ тощо) для нагляду за своїми програмами цифрових двійників, щоб забезпечити відповідність і вирішувати ризики. У міру розвитку технології можна очікувати, що регулятори також видадуть чіткіші вказівки щодо стандартів конфіденційності та безпеки для цифрових двійників (так само, як існують регулювання для автомобільної та медичної техніки).

Ерін Іллман, експертка з технологічного права, зазначила, що технологія цифрових двійників «повністю підпадає під багато питань конфіденційності, безпеки та етики, які загалом переслідують нові технології» і закликає розробників замислитися, як працюватимуть права на дані (наприклад, видалення чи відкликання згоди), якщо ці дані є частиною бази знань двійника bradley.com. Це заклик до пильності: навіть якщо ми захоплюємося двійниками, ми повинні проєктувати їх відповідально. Головне в тому, що цифрові двійники мають величезний потенціал, але побудова довіри до них – для користувачів, споживачів і суспільства – буде ключовою. Вирішення питань конфіденційності, безпеки та етики – це не просто формальність для регуляторів; це необхідна умова для широкого прийняття цих цифрових двійників у нашому повсякденному житті.

Поточні тенденції та нові розробки (2025 рік і далі)

Станом на 2025 рік технологія цифрових двійників продовжує стрімко розвиватися під впливом паралельного прогресу в галузі ШІ, обчислень і підключення. Ось деякі з ключових тенденцій, що формують ландшафт цифрових двійників:

Двійники з підсиленням ШІ (когнітивні двійники): Інтеграція штучного інтелекту і машинного навчання з цифровими двійниками є домінуючою тенденцією. ШІ не лише допомагає аналізувати величезні обсяги даних від двійників, а й дедалі частіше дозволяє двійникам ставати прогнозними та прескриптивними. Передові двійники використовують моделі машинного навчання для прогнозування майбутніх станів або виявлення аномалій, які людина може пропустити. Ми також спостерігаємо зростання ролі генеративного ШІ у двійниках – наприклад, використання генеративних моделей для моделювання реалістичних варіацій сценаріїв. McKinsey зазначає, що генеративний ШІ може спростити розгортання цифрових двійників, автоматично створюючи частину моделей або заповнюючи прогалини в даних mckinsey.com. Завдяки ШІ двійники еволюціонують від реактивних моніторів до адаптивних, самооптимізуючих систем. Промисловий двійник може автоматично коригувати процес у реальному часі для оптимізації виходу, використовуючи навчання з підкріпленням. Це передвіщає майбутнє більш автономних двійників, які потребують мінімального втручання людини.
Зближення з метавсесвітом (XR та іммерсивна візуалізація): Модні слова «індустріальний метавсесвіт» або «корпоративний метавсесвіт» часто зосереджені навколо цифрових двійників. По суті, у міру вдосконалення технологій AR/VR та 3D-візуалізації, взаємодія з цифровими двійниками стає більш занурюючою. Керівники можуть «прогулятися» цифровим двійником заводу у VR або накласти двійника на фізичний об’єкт через AR-окуляри під час обслуговування. Генеральний директор Siemens Роланд Буш є активним прихильником цього, заявляючи, що індустріальний метавсесвіт – завдяки цифровим двійникам, симуляції та ШІ – дозволить людям виконувати складні завдання швидше та точніше у занурюючих середовищах designnews.com. Ми бачимо партнерства, як-от Siemens і NVIDIA, які працюють разом, щоб перенести індустріальні двійники Siemens у 3D-платформу NVIDIA Omniverse, поєднуючи фізично-коректні моделі з високоякісною візуалізацією та навіть підключаючи до AR/VR-обладнання Sony designnews.com. Тенденція свідчить, що вже найближчим часом проєктування чи усунення несправностей через цифрового двійника буде схоже на відеогру – інтуїтивно та візуально – що може демократизувати його використання не лише серед інженерів. Наприклад, на CES 2024 Siemens продемонструвала прототип шолома метавсесвіту, який використовує VR, щоб дозволити інженерам проєктувати кокпіт автомобіля у віртуальному двійнику, роблячи досвід інтерактивним і навіть захопливим designnews.com. Це поєднання двійників із XR (розширеною реальністю) має змінити процеси навчання, співпраці та проєктування.
Масштабування та федерація двійників: У міру зростання впровадження організації переходять від одиночних цифрових двійників до мереж двійників. Замість двійника лише однієї машини вони створюють інтегровані двійники цілих виробничих систем або ланцюгів постачання. Це вимагає стандартів та взаємодіючих фреймворків. З’являється концепція Цифрового двійника організації (DTO) – коли компанія створює віртуальне відображення не лише обладнання, а й процесів, людей і ключових показників ефективності, щоб моделювати бізнес-результати від початку до кінця research.aimultiple.com. Це розширює сферу застосування двійника від операційного інструменту до стратегічного. Ми також бачимо федеративні двійники у таких секторах, як аерокосмічний, де двійники різних компаній (виробника двигунів, виробника фюзеляжу, оператора авіаліній) можуть бути взаємопов’язані для цілісного огляду. Зусилля, як-от партнерства Digital Twin Consortium (наприклад, із Smart Cities Council digitaltwinconsortium.org), свідчать про прагнення до спільних екосистем двійників між організаціями та регіонами. До 2025 року очікується, що більш стандартизовані «платформи двійників» дозволять компаніям підключати різні моделі та джерела даних, створюючи багаті композитні двійники у більших масштабах.
Edge та обчислення в реальному часі: Щоб зменшити затримки та залежність від підключення до хмари, дедалі більше цифрових двійників розгортають на edge (на фізичному об’єкті або поруч із ним). Це критично важливо для чутливих до часу застосувань – наприклад, цифровий двійник вітрогенератора, який не може чекати на обробку в хмарі, щоб у реальному часі відрегулювати кут лопатей під пориви вітру. Досягнення в апаратному забезпеченні edge-обчислень (GPU, IoT-шлюзи) дозволяють навіть складні симуляції запускати локально. Також з’являються “гібридні двійники”, коли важкі обчислення виконуються в хмарі, а спрощена модель працює на edge для негайних потреб. Впровадження 5G-мереж ще більше підтримує цю тенденцію, забезпечуючи високошвидкісну передачу даних із низькою затримкою від об’єктів до edge/хмари, що важливо для оновлень цифрових двійників у реальному часі (наприклад, у підключених транспортних засобах або для дистанційного керування роботами).
Персональні цифрові двійники та споживче використання: Хоча спочатку це була B2B/промислова технологія, ідея персональних цифрових двійників набирає обертів. Техновізіонери припускають, що люди зможуть мати керовані ШІ цифрові версії себе для виконання завдань або моделювання своєї поведінки. Наприклад, CEO Zoom припустив, що “цифрові двійники” на основі ШІ можуть відвідувати зустрічі замість вас foxbusiness.com, businessinsider.com. CEO Nvidia Jensen Huang нещодавно заявив, що з розвитком ШІ та біології “наша здатність мати цифрового двійника людини є цілком реальною” у найближчому майбутньому laptopmag.com. Це може революціонізувати медицину (як вже обговорювалося), але також піднімає філософські питання. В освіті деякі передбачають створення двійників учнів для персоналізації навчання. Хоча це поки що здебільшого експериментально, варто стежити за цією сферою, оскільки можливості ШІ зростають – 2024 рік ознаменувався хвилею обговорень щодо “клонів” ШІ для людей як у робочому, так і в особистому житті.
Зосередженість на сталому розвитку та кліматі: Спостерігається потужна тенденція використання цифрових двійників для просування ініціатив зі сталого розвитку. Від оптимізації енергоспоживання в будівлях і містах до проєктування екологічніших продуктів — двійники розглядаються як ключові інструменти для досягнення кліматичних цілей. Як зазначалося, компанії використовують енергетичних двійників для скорочення вуглецевого сліду digitaltwininsider.com. Ще один приклад — концепція цифрового двійника навколишнього середовища Землі: наприкінці 2024 року Nvidia оголосила про прогрес своєї платформи кліматичного моделювання Earth-2, спрямованої на надвисокоточне кліматичне прогнозування gamesbeat.com. Аналогічно, проєкт Європейського Союзу Destination Earth працює над створенням планетарного цифрового двійника для тестування кліматичної політики. Можна очікувати більше державно-приватних партнерств, зосереджених на екологічних двійниках — по суті, використання цієї технології для вирішення глобальних проблем, таких як зміна клімату, стійкість до катастроф і управління ресурсами.
Інвестиції уряду та державного сектору: Уряди визнають стратегічну важливість цифрових двійників. У США Закон CHIPS і науки 2022 року включав фінансування розвитку технологій цифрових двійників у виробництві. У листопаді 2024 року Міністерство торгівлі США оголосило про грант у розмірі 285 мільйонів доларів (у рамках ініціативи на 1 мільярд доларів) на створення нового інституту, зосередженого на цифрових двійниках для виробництва напівпровідників nist.gov. Цей інститут “SMART USA” має на меті стимулювати НДДКР щодо використання двійників для інновацій у проєктуванні та виробництві чипів, що свідчить про те, наскільки критично уряд оцінює роль двійників для майбутнього високотехнологічного виробництва nist.gov. Інші країни, такі як Сінгапур, Китай і ОАЕ, активно інвестують у двійників розумних міст і дослідницькі хаби цифрових двійників. Така підтримка, ймовірно, прискорить прориви та стандартизацію в цій галузі.
Еволюція нормативної бази та стандартів: Зі зростанням впровадження у 2024–2025 роках також спостерігається прогрес у розробці стандартів і нормативних рамок для цифрових двійників. Організації, такі як ISO та IEEE, мають робочі групи з термінології цифрових двійників і референтних архітектур. Галузі формують рекомендації (наприклад, авіаційні регулятори вивчають аспекти сертифікації використання цифрових двійників у проєктуванні літаків). Присутність послів Digital Twin Consortium у різних регіонах digitaltwinconsortium.org свідчить про глобальну співпрацю для уніфікації найкращих практик. Ми очікуємо чіткіших рекомендацій щодо володіння даними для двійників, вимог до валідації моделей (особливо для критично важливих для безпеки застосувань) і, можливо, сертифікацій для рішень на основі двійників. У міру того як ці рамки будуть укріплюватися, це підвищить довіру до ширшого впровадження, особливо в секторах, що уникають ризику.

По суті, цифрові двійники рухаються до того, щоб стати розумнішими, більш захопливими та більш інтегрованими. Вони вже не є статичними цифровими моделями; вони стають живими, навчаючимися системами, які працюватимуть пліч-о-пліч із людьми та агентами ШІ. Термін «двійник» може навіть еволюціонувати, оскільки ці системи набувають власної автономії (дехто називає їх «когнітивними цифровими двійниками» для тих, що мають ШІ). Один із експертів жартома зазначив, що цифрові двійники є ключовими для майбутньої епохи, оскільки «все, що рухається, буде роботизованим», і цим роботам потрібні будуть віртуальні аналоги для проєктування та управління laptopmag.com. Це підкреслює тісно переплетене майбутнє робототехніки, ШІ та двійників.

Загалом, траєкторія розвитку вказує на те, що технологія цифрових двійників стане основним елементом цифрової трансформації галузей, подібно до того, як інтернет чи хмара стали фундаментальними у попередні десятиліття. У міру того як ми оснащуємо фізичний світ і моделюємо його, межа між реальністю та симуляцією ще більше розмиватиметься – це відкриває величезні можливості для оптимізації та інновацій, за умови відповідального підходу до цього шляху.

Варто відзначити новини та прориви (2024–2025)

Останні два роки були відзначені багатьма масштабними проєктами та анонсами у сфері цифрових двійників. Ось кілька важливих подій, які підкреслюють динаміку в цій галузі:

Регіональний цифровий двійник Орландо: Як згадувалося раніше, Orlando Economic Partnership представило один із найбільших 3D-цифрових двійників міста на сьогодні, що охоплює 800 кв. миль регіону Орландо xrtoday.com. Завершений у 2023 році у співпраці з Unity Technologies, цей двійник інтегрує дані в реальному часі для транспорту, комунальних послуг та іншого. У 2024 році Fast Company визнала двійника Орландо “Наступною великою річчю у технологіях”, підкреслюючи, як він розширює межі економічного розвитку та міського планування xrtoday.com. Проєкт використовується для залучення бізнесу, надаючи їм занурювальну екскурсію даними регіону, а також для вирішення міських проблем (трафік, адаптація до клімату) за допомогою моделювання xrtoday.com. Успіх Орландо може стати моделлю для інших міст; дійсно, глобальні перегони зі створення цифрових двійників міст уже розпочалися.
$1 млрд інвестицій США у двійники для напівпровідників (SMART USA): Наприкінці 2024 року уряд США (у межах CHIPS Act) оголосив про масштабну ініціативу зі створення інституту Manufacturing USA, присвяченого технології цифрових двійників для напівпровідників nist.gov. Інститут, який буде розташований у Північній Кароліні та отримає назву SMART USA, зосередиться на розробці та використанні двійників для покращення проєктування та виробничих процесів мікросхем nist.gov. Мета — підвищити інноваційність у сфері напівпровідників у США, використовуючи двійники для моделювання та оптимізації етапів виробництва, що потенційно скоротить цикли розробки нових чипів і підвищить їхню якість. Міністерка торгівлі Джина Раймондо підкреслила, що ці “нові можливості цифрових двійників” дозволять співпрацювати з експертами по всьому світу та стануть поштовхом до нового етапу розвитку напівпровідникових технологій nist.gov. Цей крок не лише забезпечує фінансування досліджень і розробок двійників, а й сигналізує про стратегічний пріоритет цифрових двійників на національному рівні політики.
Партнерство Siemens і NVIDIA для індустріального метавсесвіту: У 2022–2023 роках інженерний гігант Siemens AG і лідер у сфері графіки NVIDIA оголосили про партнерство з метою з’єднання Siemens Xcelerator (їхня платформа цифрових двійників) із NVIDIA’s Omniverse. Протягом 2023–2024 років оновлення цієї співпраці показували, як Siemens використовує AI та візуалізаційні технології NVIDIA для вдосконалення своїх індустріальних двійників. Одним із результатів, описаних у 2024 році, стала інтеграція Siemens реального трасування променів Omniverse для створення “Digital Reality Viewer” у своєму програмному забезпеченні Teamcenter PLM, що дозволяє фотореалістичну візуалізацію продуктів-двійників через хмару nvidia.com. Також повідомлялося, що підключення інструментів моделювання до генеративного AI NVIDIA дозволило інженерам використовувати AI у своїх робочих процесах nvidia.com. У схожому напрямку, Siemens об’єднався із Sony для розробки AR/VR-гарнітури (представленої на CES 2024), орієнтованої на занурюючу інженерію з цифровими двійниками designnews.com. Ці зусилля привернули увагу як кроки до індустріального метавсесвіту, де інструменти різних компаній взаємодіють у спільному віртуальному просторі. Це підкреслює, як великі технологічні компанії об’єднуються навколо екосистем цифрових двійників.
Партнерство Bentley Systems і Google у сфері геопросторових даних: У жовтні 2024 року компанія програмного забезпечення для інфраструктури Bentley Systems оголосила про стратегічне партнерство з Google для інтеграції високоякісних 2D та 3D геопросторових даних Google Maps Platform (наприклад, фотореалістичних 3D Tiles міст) у цифрові двійники інфраструктури Bentley manufacturingdigital.com. Завдяки впровадженню багатих картографічних даних Google у інженерні моделі, цей крок підсилює контекст і реалістичність двійників для доріг, залізниць, комунікацій та будівель. Інженери тепер можуть розміщувати двійник свого проєкту в точній цифровій копії навколишнього середовища, що покращує проєктні рішення та презентації для зацікавлених сторін. Це партнерство підкреслює тенденцію до зближення традиційних ГІС-даних і двійників, керованих IoT, а також те, як технологічні гіганти (у цьому випадку Google) входять у сферу цифрових двійників через свої дані.
Розширення Unity у сферу цифрових двійників: Unity, відома своїм ігровим рушієм, розширюється у сферу корпоративних рішень. У 2023 році Unity призначила віцепрезидента з цифрових двійників і почала демонструвати, як її 3D-рушій реального часу може забезпечувати роботу двійників (наприклад, проєкт в Орландо). У квітні 2024 року керівник напряму Digital Twins у Unity Dave Rhodes продемонстрував, як Unity інтегруватиме ШІ, машинне навчання та аналітику для розширення сценаріїв використання двійників у проєкті Орландо xrtoday.com. Участь Unity є знаковою, оскільки компанія приносить високоякісну візуалізацію та величезну спільноту розробників, що потенційно прискорює створення інтерактивних двійників для заводів, будівель і міст, спрощуючи розробку на знайомій платформі.
Співпраця у сфері цифрових двійників у медицині: У сфері охорони здоров’я сформувалося цікаве партнерство між Siemens Healthineers і Медичним університетом Південної Кароліни (MUSC), спрямоване на розробку рішень цифрових двійників для лікарень і шляхів лікування пацієнтів. До 2024 року ця співпраця повідомила про прогрес у використанні двійників для оптимізації роботи лікарень і навіть моделювання окремих процесів лікування пацієнтів research.aimultiple.com. Хоча це ще початкова стадія, це ознака того, що академічна спільнота та індустрія об’єднують зусилля для перевірки технології двійників у клінічних умовах. Ще одна новина у сфері охорони здоров’я: як стартапи, так і великі технологічні компанії досліджують ініціативи “віртуального пацієнта” – наприклад, у 2024 році добре профінансований стартап працював над цифровим двійником імунної системи людини для віртуального тестування реакції на ліки, що відображає зростаючий інтерес у біотехнологічному секторі.
Автомобілебудування та Omniverse: У світі автомобілебудування BMW Group потрапила в заголовки завдяки своїм зусиллям у сфері цифрових двійників. BMW створила копію цілого автомобільного заводу в NVIDIA Omniverse для моделювання виробництва (ініціатива, що стартувала у 2021 році та розширюється). У середині 2024 року BMW оголосила, що використання цього віртуального двійника заводу призвело до орієнтовного зростання ефективності на 30% при плануванні та зменшення кількості змін на місці під час будівництва digitaltwininsider.com. По суті, вдосконалюючи налаштування конвеєра спочатку у цифровому двійнику, вони заощадили реальний час і кошти. Успіх BMW надихнув інших – наприклад, Toyota та Jaguar Land Rover з того часу співпрацюють із чиповими компаніями для подібних проєктів, а також Ford Motor співпрацювала над прогнозним двійником, щоб знизити витрати на кілька відсотків у своїй діяльності digitaltwininsider.com. Це відносно невеликі відсотки, але для автомобільної галузі вони суттєві. Варто відзначити, як швидко ці технології впроваджуються по всій індустрії.
Цифрові двійники в державному секторі: У 2024 році було запущено кілька національних хабів цифрових двійників. Наприклад, Велика Британія створила Національну програму цифрових двійників під егідою Центру цифрової побудови Британії, з метою створення інформаційної системи для об’єднання цифрових двійників інфраструктури на національному рівні (продовження роботи попередніх років, але у 2024 році вона набула більшого розмаху). Аналогічно, Австралія почала розробку цифрового двійника свого енергетичного ринку для кращого планування переходу на відновлювані джерела енергії. Ці зусилля можуть і не потрапляти в гучні заголовки, але вони свідчать про серйозну інституціоналізацію технології цифрових двійників у державному плануванні.
Цифрові двійники у космосі та обороні: Коротко про оборону: наприкінці 2023 року ВПС США оголосили тендер на концепцію “Оперативного двійника” для моделювання цілих театрів бойових дій у цифровому вигляді з метою навчання ШІ у симульованих військових операціях. Тим часом у космічній галузі компанії на кшталт Lockheed Martin вже постачають супутники з цифровими двійниками, які залишаються на Землі для постійного моніторингу стану супутника. NASA також у 2025 році оголосило про плани створити комплексний цифровий двійник марсіанського житла для допомоги астронавтам у майбутніх пілотованих місіях. Це ілюструє, що навіть у надчутливих сферах цифрові двійники стають невід’ємною інфраструктурою.

Щотижня з’являються новини про цифрових двійників – чи то стартап залучає інвестиції для нової платформи, чи місто оголошує про запуск проекту цифрового двійника. Наведені вище приклади дають уявлення про масштаб (міста, країни, глобальні компанії) і сферу застосування (від мікросхем до клімату та охорони здоров’я). Це захопливий час, коли піонерські проекти підтверджують ефективність технології та надихають інших. Як зауважив один із керівників, “Цифрові двійники швидко стають стандартним рішенням” для XR та IoT у корпоративному секторі xrtoday.com.

З таким потужним імпульсом у найближчі роки цифрові двійники, ймовірно, перейдуть зі статусу спеціальних проектів у стандартні робочі інструменти для багатьох організацій.

Висновок

Цифрові двійники вийшли за межі хайпових технологічних термінів і стали практичним, революційним інструментом у різних галузях. У 2025 році вони знаходяться на перетині фізичного та цифрового світів – створюючи міст, який дозволяє нам розуміти, прогнозувати та покращувати реальні результати за допомогою віртуальних моделей. Цифровий двійник може бути простим 3D-моделлю окремої машини з підключенням до даних або складною симуляцією цілого міста чи людського органу. В усіх випадках ідея одна: відображаючи реальність у цифровому середовищі, ми отримуємо надможливості у проектуванні, експлуатації та взаємодії з цією реальністю.

Подорож цифрових двійників – від рятівних симуляцій NASA під час місії Apollo 13 до сучасних моделей, керованих штучним інтелектом і зануренням, – підкреслює ширшу історію технологічного прогресу. Це демонструє, як кращі дані та обчислення можуть розкрити цінність, яка раніше була прихована у складності фізичного світу. Як було зазначено у цьому звіті, переваги вражають: економія коштів, підвищення ефективності, прогностичні інсайти та можливість тестувати рішення без реального ризику. Не дивно, що опитування показують: переважна більшість великих підприємств або досліджують, або вже інвестують у цифрових двійників mckinsey.com. Як зазначають аналітики McKinsey, 70% технічних керівників C-suite у великих компаніях підтримують ініціативи з двійниками mckinsey.com – потужна підтримка з найвищого рівня.

Однак, щоб повністю розкрити потенціал цифрових двійників, потрібно ретельно долати виклики. Дані, безпека та етика не можуть бути другорядними. Довіра – це валюта цифрового майбутнього, і чи то місто, яке довіряє двійнику дані своїх громадян, чи пацієнт, який довіряє двійнику своє здоров’я, підтримання цієї довіри через прозорість і захист є першочерговим. Лідери галузі визнають цю відповідальність: наприклад, провідні фахівці наголошують на впровадженні конфіденційності та безпеки “за задумом” у системи двійників, щоб запобігти проблемам bradley.com.

Дивлячись у майбутнє, тенденція очевидна – наш світ стає все більш насиченим інструментами та моделями. Ймовірно, ми рухаємося до епохи, коли кожен значущий фізичний об’єкт матиме динамічного цифрового двійника. Це може означати цілі розумні міста, які постійно самовдосконалюються завдяки своїм двійникам, виробничі підприємства, що здебільшого працюють автономно через зворотні зв’язки двійників, або навіть персональні двійники здоров’я, які допомагають людям керувати своїм самопочуттям. Такі технології, як 5G/6G, edge computing і наступне покоління ШІ, лише прискорять цю інтеграцію. Як натякав раніше цитований Дженсен Хуанг, межа між науковою фантастикою та реальністю стирається: колись “фантастична” ідея симуляції цілого людського організму тепер цілком реалістична для галузі laptopmag.com.

На завершення, технологія цифрових двійників являє собою потужний зсув парадигми у нашому підході до вирішення проблем і впровадження інновацій. Об’єднуючи віртуальне та фізичне, вона дозволяє нам швидко помилятися, швидко вчитися та постійно оптимізувати у цифровій сфері – щоб зрештою досягати успіху у реальному світі. Компанії та уряди, які розумно використовують цей інструмент, будуть краще підготовлені до навігації у складностях сучасної індустрії та суспільства. У міру розвитку цієї технології можна очікувати, що вона відіграватиме центральну роль у вирішенні деяких з наших найбільших викликів – від адаптації до змін клімату до персоналізації охорони здоров’я. Революція цифрових двійників уже набирає обертів, і її вплив вже відчувається у реальних покращеннях навколо нас. Наступні роки покажуть, наскільки далеко може завести нас ця синергія бітів і атомів – відкриваючи майбутнє, де інновації мають двійника.

Джерела:

Expeditors – “Rise of the Digital Twin: How Lessons Learned from NASA…” info.expeditors.com info.expeditors.com
McKinsey Explainer (2024) – “What is digital-twin technology?” mckinsey.com mckinsey.com
Wikipedia – “Digital twin” (історія та визначення) en.wikipedia.org
Simio (2025) – “How Will Digital Twins Software Transform Your Business in 2025?” simio.com simio.com
Bradley (Reuters Legal, 2024) – “Avoiding growing pains in the development and use of digital twins” bradley.com bradley.com
AIMultiple Research (2025) – “15 застосувань цифрових двійників за галузями” research.aimultiple.com research.aimultiple.com
Gray Insights (2023) – “Цифрові двійники: нова сила у цифровій економіці” gray.com gray.com
Design News (2024) – “Ключова доповідь CES 2024: ШІ та цифрові двійники змінюють життя” designnews.com designnews.com
Digital Twin Insider (2024) – “Ефективність цифрових двійників у різних галузях” digitaltwininsider.com digitaltwininsider.com
XR Today (2023) – “Проривний проєкт цифрового двійника Орландо визнано топ-технологією 2024 року” xrtoday.com xrtoday.com
NIST News (2024) – “Премія $285 млн для CHIPS Institute for Digital Twins” nist.gov nist.gov