[논문 리뷰] Emergence of Digital Twins

Shoumen Datta|arXiv (Cornell University)|2016. 10. 15.

Digital Transformation in Industry인용 수 45

한 줄 요약

이 논문은 디지털 트윈—물리적 시스템의 동적 디지털 복제본—이 정보 기술, 운영 기술, 프로토콜에 구애받지 않는 통신의 융합에 의해 가능해지는 디지털 전환의 전환적 개념으로 부상하고 있다고 제안한다. 주요 기여는 실시간 투명성과 확장 가능한 구현을 위한 핵심 수단으로 의미적 상호운용성, 엣지 분석, 글로벌 인프라를 식별하는 데 있다.

ABSTRACT

Multiple forms of digital transformation are imminent. Digital Twins represent one concept. It is gaining momentum because it may offer real-time transparency. Rapid diffusion of digital duplicates faces hurdles due to lack of semantic interoperability between architectures, standards and ontologies. The technologies necessary for automated discovery are in short supply. Progression of the field depends on convergence of information technology, operational technology and protocol-agnostic telecommunications. Making sense of the data, ability to curate data and perform data analytics at the edge (or mist rather than in the fog or cloud) is key to value. Delivering engines to the edge are crucial for analytics at the edge when latency is critical. The confluence of these and other factors may chart the future path for Digital Twins. The number of unknown unknowns and the known unknowns in this process makes it imperative to create global infrastructures and organize groups to pursue the development of fundamental building blocks and new ideas through research.

연구 동기 및 목표

• 디지털 트윈이 물리적 및 디지털 시스템 간 실시간 투명성을 가능하게 하는 데서 부상하는 역할을 분석하기.
• 특히 아키텍처, 표준, 온톨로지 간의 의미적 상호운용성 문제로 인한 광범위한 도입의 주요 장애 요인을 규명하기.
• 확장 가능한 디지털 트윈 구현을 위해 정보 기술, 운영 기술, 통신 기술의 융합이 필수적임을 강조하기.
• 기초 구축 블록과 혁신적 솔루션을 개발하기 위해 글로벌 연구 인프라가 필요하다고 주장하기.
• 엣지(또는 미스트) 컴퓨팅이 디지털 트윈 시스템에서 저지연 데이터 정제 및 분석에 필수적임을 위치지어 제안하기.

제안 방법

• 정보 기술, 운영 기술, 프로토콜에 구애받지 않는 통신을 통합하는 융합 모델을 제안하여 디지털 트윈의 원활한 운영을 가능하게 하기.
• 이질적인 시스템 간의 상호운용성 문제를 해결하기 위해 자동 탐색 기술의 필요성을 강조하기.
• 지연을 줄이기 위해 클라우드나 플로우가 아닌 엣지(미스트)에 분석 엔진을 구현할 것을 주장하기.
• 디지털 트윈에서 가치를 추출하기 위해 엣지에서의 데이터 정제 및 실시간 데이터 분석의 중요성을 강조하기.
• 협력 연구 그룹과 함께 조율된 글로벌 인프라를 통해 기초 빌딩 블록의 연구 기반 개발을 촉구하기.
• 온톨로지와 의미 기반 표준이 기계가 읽을 수 있고 상호운용 가능한 디지털 복제본을 가능하게 하는 역할을 강조하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 디지털 트윈은 복잡한 물리적 시스템 간 실시간 투명성을 달성할 수 있는가?
• RQ2 디지털 트윈 시스템의 의미적 상호운용성을 저해하는 기술적 및 아키텍처적 장애 요인은 무엇인가?
• RQ3 왜 엣지 분석(미스트)은 클라우드나 플로우 컴퓨팅보다 저지연 디지털 트윈 응용에 더 적합한가?
• RQ4 글로벌 연구 인프라는 디지털 트윈의 기초 구성 요소 발전에 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 디지털 트윈 생태계에서 엣지에서 데이터 정제 및 실시간 분석을 효과적으로 구현하는 방법은 무엇인가?

주요 결과

• 기존 아키텍처, 표준, 온톨로지 간 일관된 통합이 부족하여 의미적 상호운용성이 여전히 주요 장애물이다.
• 자동 탐색 기술의 부재로 인해 디지털 트윈 생태계의 확장성과 동적 조합이 제한된다.
• 저지연 실시간 응용을 위해 엣지 기반 분석(미스트)이 필수적이다.
• 디지털 트윈의 진전은 프로토콜에 구애받지 않는 통신 프로토콜을 갖춘 정보 기술, 운영 기술, 통신 기술의 융합에 달려 있다.
• 디지털 트윈 개발에서 알려지지 않은 불확실성과 알려진 불확실성의 수가 많아지므로, 조율된 글로벌 연구 및 인프라 개발이 필요하다.
• 데이터 정제, 의미론, 시스템 통합 분야의 해결되지 않은 과제를 다루기 위해 기초 연구와 협업 기반 혁신이 필요하다.