Les technologies avancées en intelligence artificielle ont permis le développement de jumeaux numériques, des répliques virtuelles d’objets, de systèmes ou même de villes entières. Ces modèles permettent de tester des scénarios, d’optimiser des processus et d’anticiper des problèmes dans de nombreux secteurs. Mais comment fonctionnent-ils exactement, et quelles sont leurs applications ? Numériki vous en dit plus dans ce guide.
Sommaire
Qu’est-ce qu’un jumeau numérique ?
Un jumeau numérique ou « digital twin » en anglais est une réplique virtuelle d’un objet, d’un système ou d’un processus physique. Il est alimenté par des données en temps réel provenant de capteurs et de simulations pour analyser et améliorer le modèle original. Le concept repose sur trois éléments clés :
- le modèle virtuel,
- les données en temps réel,
- l’intelligence artificielle et les simulations.
Le modèle virtuel désigne la copie numérique d’un objet physique ou réel. Des capteurs connectés placés sur ce dernier permettent de recueillir des informations sur son fonctionnement. L’intelligence artificielle facilite le traitement des données fournies et la réalisation de simulations pour prédire le comportement du système. Cette démarche aboutit à l’obtention de data pertinentes qui serviront à corriger les problèmes de performances et à booster l’objet d’origine.
Comment fonctionne un jumeau numérique ?
Le processus de création et d’utilisation d’un digital twin suit plusieurs étapes dont le respect strict est indispensable pour aboutir à un résultat satisfaisant. L’opération commence par la collecte des données grâce à l’installationdes capteurs sur l’objet réel qui enregistrent des informations (température, vibrations, humidité, pression, etc.). On crée ensuite l’entité virtuelle qui peut être un modèle 3D ou un algorithme d’IA.
L’IA analyse les données fournies en temps réel et simule différents scénarios pour prévoir les comportements et optimiser les performances. Grâce aux informations obtenues, les ingénieurs peuvent apporter des améliorations au système réel.
Les applications des jumeaux numériques
Le concept de la réplique d’objets est déjà utilisé dans plusieurs secteurs pour optimiser les performances, réduire les coûts et améliorer la sécurité. Les jumeaux numériques servent notamment dans l’industrie, la santé, l’urbanisme et même la conquête spatiale. Découvrez avec Numériki des cas concrets d’utilisation pour mieux comprendre leur importance.
Les jumeaux numériques dans l’industrie et la fabrication
Les grandes entreprises utilisent le digital twin pour optimiser leurs processus de fabrication. Par exemple, Airbus crée des jumeaux numériques de ses avions pour tester des modifications avant leur mise en production. Tesla se sert également de cette technologie pour surveiller et améliorer ses véhicules en temps réel. Les usines intelligentes l’intègrent pour détecter les pannes avant qu’elles ne se produisent.
Les applications des jumeaux numériques dans la santé et la médecine
Dans le domaine médical, ils favorisent une meilleure compréhension du corps humain et la personnalisation des soins. Tout peut être modélisé pour obtenir des informations essentielles grâce aux capteurs. Les chercheurs créent des répliques numériques du cœur ou des poumons pour tester des solutions avant de les appliquer. Les médecins les utilisent pour prédire l’évolution d’une maladie et ajuster les traitements.
Les simulations permettent aux chirurgiens de visualiser et de pratiquer des interventions délicates avant l’opération réelle. Cela réduit les risques et améliore les résultats pour les patients. Dans le cas de tumeurs complexes ou de malformations cardiaques par exemple, un modèle 3D peut aider à déterminer la meilleure approche chirurgicale.
Le digital twin au service des villes intelligentes et de l’urbanisme
Les municipalités développent des jumeaux numériques pour optimiser la gestion urbaine. Singapour possède une réplique virtuelle de la ville pour gérer le trafic et planifier les infrastructures. Grâce au digital twin, on peut fluidifier la circulation, réduire les embouteillages et améliorer la mobilité. Le domaine de l’énergie profite par ailleurs de cette technologie.
Paris l’expérimente pour renforcer l’efficacité énergétique des constructions. Elle sert à simuler divers scénarios urbains, tels que l’impact de nouveaux bâtiments, de modifications du réseau de transport ou de l’aménagement d’espaces verts. Cela aide les urbanistes à prendre de meilleures décisions en évaluant les conséquences potentielles de leurs choix avant la mise en œuvre.
Applications dans l’aérospatiale et les équipements de production d’énergie
Les jumeaux numériques occupent une place prépondérante dans la recherche spatiale. La NASA utilise cette technologie pour simuler les conditions des missions cosmiques. Dans le domaine énergétique, elle offre un avantage considérable pour la gestion et l’entretien des machines de grande envergure, telles que les moteurs à réaction, les locomotives et les turbines de production d’énergie. Les répliques virtuelles permettent en effet de planifier avec précision les opérations de maintenance régulière. Elles optimisent ainsi leur fonctionnement et prolongent leur durée de vie.
Les avantages des jumeaux numériques
L’un des atouts majeurs de cette technologie réside dans sa capacité à anticiper les soucis avant qu’ils ne surviennent. Grâce à la maintenance prédictive, les entreprises peuvent éviter les temps d’arrêt coûteux et les pannes imprévues. En analysant les données provenant des capteurs, les jumeaux numériques peuvent détecter les signes avant-coureurs de défaillance et déclencher des alertes. Cela permet aux équipes d’entretien d’intervenir de manière proactive, en remplaçant les pièces usées ou en effectuant des réparations préventives.
Le digital twin aide à tester virtuellement différents scénarios pour prévenir les erreurs onéreuses dans le monde réel. À titre illustratif, dans le secteur de la fabrication, les entreprises peuvent simuler les processus de production pour identifier les goulots d’étranglement et optimiser les flux de travail. Dans le domaine de la construction, les architectes et les ingénieurs ont la possibilité d’analyser les bâtiments pour détecter les problèmes de conception et augmenter l’efficacité énergétique. En évitant les erreurs coûteuses, les répliques génèrent des économies considérables.
Les jumeaux numériques sont un moyen pratique pour personnaliser les solutions en fonction des besoins spécifiques de chaque individu ou de chaque situation. Dans le secteur de l’automobile, les constructeurs peuvent utiliser cette technologie pour simuler les performances des véhicules dans différentes conditions de conduite. Il devient plus facile de faire des réglages sur mesure et d’améliorer l’expérience.
Quelques défis qui freinent l’adoption du concept des répliques
Plusieurs défis entravent actuellement une adoption plus large des jumeaux numériques et limitent ainsi leur déploiement. Le premier obstacle majeur réside dans la collecte et l’interprétation des données. La création d’un jumeau numérique précis nécessite une quantité conséquente d’informations, souvent issues de capteurs et de systèmes hétérogènes. Cette collecte et le traitement de ces volumes massifs de data représentent un enjeu technique et logistique considérable. Les entreprises doivent investir dans des infrastructures de stockage performantes et dans des outils d’analyse avancés, ce qui peut s’avérer complexe et coûteux.
Le coût de mise en place constitue un autre frein important. La technologie des jumeaux numériques reste onéreuse, tant en matière d’investissement initial que de maintenance. Les sociétés doivent acquérir des logiciels spécialisés, des capteurs, des infrastructures informatiques et des compétences pointues pour créer et gérer les répliques virtuelles. Ce coût élevé rend l’approche inaccessible à de nombreuses entités.
La cybersécurité représente enfin une préoccupation qui ne peut être négligée. Les jumeaux numériques stockent des informations sensibles, telles que des données de production, de clients ou de santé. Elles sont donc des cibles potentielles pour les cyberattaques. Les entreprises doivent mettre en place des mesures de sécurité robustes pour protéger leurs simulations contre les intrusions, les vols de données et les manipulations. Le manque de normes et de réglementations spécifiques rend cette tâche plus complexe.
Le mot de la fin
Les jumeaux numériques révolutionnent de nombreux secteurs en permettant de simuler et d’optimiser le monde réel dans un cadre virtuel. Bien qu’ils présentent encore des défis, leur adoption ne cesse de croître et leur impact sera de plus en plus visible dans notre quotidien. L’IA continue ainsi de transformer notre manière de concevoir et d’améliorer notre environnement.
