Maar de term ‘digitale tweeling’ komt eigenlijk van een NASA-medewerker genaamd John Vickers, die deze voor het eerst gebruikte in 2010 als onderdeel van een technologie-roadmaprapport voor de ruimtevaartorganisatie. Tegenwoordig leidt Grieves, misschien niet verrassend, het Digital Twin Institute, en Vickers is nog steeds bij NASA als hoofdtechnoloog.
Sinds die begindagen heeft de technologie vooruitgang geboekt, zoals dat gewoonlijk gebeurt. Het Internet of Things is uitgebreid en verbindt sensoren uit de echte wereld die aan fysieke objecten zijn bevestigd tot een etherisch internet. Tegenwoordig zijn er meer dan 15 miljard van dit soort apparaten, vergeleken met slechts miljoenen in 2010. De rekenkracht is blijven groeien, en de cloud – populairder en krachtiger dan tien jaar geleden – stelt makers van digitale tweelingen in staat hun modellen op te schalen. of omlaag, of maak meerdere klonen om mee te experimenteren, zonder te investeren in obscene hoeveelheden hardware. Ook nu kunnen digitale tweelingen kunstmatige intelligentie en machinaal leren integreren om inzicht te krijgen in de stortvloed aan datapunten die elke seconde binnenstromen.
Op basis van deze ingrediënten koos Raytheon ervoor om zijn JWST-tweeling te bouwen om dezelfde reden als defensie-tweelingen: er was weinig ruimte voor fouten. “Dit was zonder twijfel een missie”, zegt Casey. Een tweeling houdt 800 miljoen datapunten bij over hun broer of zus in de echte wereld en gebruikt deze allemaal 0met en 1s om realtime video te maken die voor mensen gemakkelijker te volgen is dan veel kolommen met cijfers.
Het JWST-team gebruikt de tweeling om het observatorium te monitoren en de effecten van veranderingen zoals software-updates te voorspellen. Bij het testen gebruiken ingenieurs een offline kopie van de twin, uploaden hypothetische wijzigingen en kijken dan wat er vervolgens gebeurt. De groep gebruikt ook een offline versie om operators op te leiden en problemen met ontheemden op te lossen – waarvan Casey de aard niet wilde identificeren. “We noemen ze afwijkingen”, zegt ze.
Wetenschap, defensie en meer
De digitale tweeling van JWST is niet het eerste ruimtewetenschappelijk instrument met een gesimuleerde broer of zus. De digitale tweelingbroer van de Curiosity-rover hielp NASA bij het oplossen van de hitteproblemen van de robot. Bij CERN, de Europese deeltjesversneller, helpen digitale tweelingen bij het ontwikkelen van detectoren en meer alledaagse taken zoals het monitoren van kranen en ventilatiesystemen. De European Space Agency wil aardobservatiegegevens gebruiken om een digitale tweeling van de planeet zelf te creëren.
Bij de Gran Telescopio Canarias, ‘s werelds grootste telescoop met één spiegel, begon het wetenschapsteam ongeveer twee jaar geleden met het maken van een tweeling – voordat ze zelfs maar van de term hadden gehoord. Toen kwam Luis Rodríguez, hoofd techniek, naar Roman Corradi, directeur van het observatorium. “Hij zei dat we dingen moesten gaan verbinden”, zegt Koradi. Ze zouden principes kunnen ontlenen aan de industrie, zo opperde Rodríguez, waar machines regelmatig met elkaar en met computers communiceren, hun eigen toestanden monitoren en de reacties op die toestanden automatiseren.
Het team begon sensoren toe te voegen die informatie over de telescoop en zijn omgeving doorgaven. Het begrijpen van de omgevingsomstandigheden rond een observatorium is “fundamenteel bij het werken met een telescoop”, zegt Koradi. Zal het bijvoorbeeld regenen, en welke invloed heeft de temperatuur op de scherpstelling van het bereik?
Nadat ze de sensoren hadden gespecificeerd die gegevens online verzenden, creëerden ze een 3D-model van de telescoop dat deze feiten visueel weergaf. “Het voordeel is heel duidelijk voor de arbeiders”, zegt Rodríguez, verwijzend naar degenen die de telescoop bedienen. ‘Het is makkelijker om de telescoop te bedienen. De telescoop was in het verleden echt heel lastig, omdat hij erg complex is.”