Kartierte synthetische Domänen: Eine umfassende digitale Karte der Welt

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  Quantumrun-Vorausschau
• 29. November 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Digitale Zwillinge oder 3D-Mapping sind Virtual-Reality-Versionen (VR) realer Orte und Objekte, die sich bei der Bewertung von Infrastrukturen als wertvoll erwiesen haben. Diese simulierten Umgebungen können Stakeholdern dabei helfen, potenzielle Standorte zu identifizieren und zu bewerten und verschiedene Szenarien sicher digital durchzuführen. Die langfristigen Auswirkungen dieser Technologie könnten darin bestehen, dass intelligente Städte neue Richtlinien und Dienste virtuell testen und Kriegsszenarien durch das Militär simulieren.

Zugeordneter synthetischer Domänenkontext

Ein digitaler Zwilling verwendet Daten aus der realen Welt, um virtuelle Simulationen zu erstellen, die ein Produkt, einen Prozess oder eine Umgebung und deren Funktionsweise unter verschiedenen Variablen emulieren und prognostizieren können. Diese Zwillinge sind durch die Integration von Funktionen wie dem Internet der Dinge (IoT), künstlicher Intelligenz (KI) und Softwareanalysen immer ausgefeilter und genauer geworden. Darüber hinaus sind digitale Zwillinge in der modernen Technik unverzichtbar geworden, da diese Zwillinge oft die Notwendigkeit ersetzen können, physische Prototypen und aufwändige Testeinrichtungen zu bauen, wodurch die Kosten gesenkt und die Geschwindigkeit der Design-Iteration beschleunigt werden.

Der Hauptunterschied zwischen digitalen Zwillingen und Simulationen besteht darin, dass Simulationen nachbilden, was mit einem Produkt passieren könnte, während ein digitaler Zwilling nachbildet, was mit einem tatsächlichen spezifischen Produkt in der realen Welt passiert. Sowohl Simulationen als auch digitale Zwillinge verwenden digitale Modelle, um die Prozesse eines Systems nachzubilden. Während sich Simulationen jedoch in der Regel auf jeweils eine Operation konzentrieren, können digitale Zwillinge mehrere Simulationen gleichzeitig ausführen, um verschiedene Methoden zu beobachten.
 
Aufgrund der Branchenakzeptanz, die digitale Zwillinge rund um technische Produkte und den Bau von Gebäuden erfahren haben, konzentrieren sich mehrere Unternehmen nun darauf, digitale Zwillinge anzubieten, die reales Gelände und Standorte kartieren oder nachahmen. Insbesondere das Militär hat großes Interesse daran, realistische Umgebungen zu schaffen, in denen Soldaten sicher trainieren können (unter Verwendung von VR-Headsets). 

Ein Beispiel für ein Unternehmen, das abgebildete synthetische Domänen oder Umgebungen anbietet, ist Maxar, das Satellitenbilder verwendet, um seine digitalen Zwillinge zu erstellen. Laut der Website des Unternehmens können ab 2022 überall auf der Welt lebensechte Flugsimulationen und spezifische Trainingsübungen erstellt werden. Das Unternehmen verwendet KI/ML, um Merkmale, Vektoren und Attribute aus hochwertigen Geodaten zu extrahieren. Ihre Visualisierungslösungen ähneln stark den Bedingungen vor Ort und helfen militärischen Kunden, Entscheidungen schneller und sicherer zu treffen. 

Störende Wirkung

Im Jahr 2019 begann das US Army Research Laboratory mit der Entwicklung von One World Terrain, einer präzisen, hochauflösenden 3D-Karte der Welt, die Standorte lokalisieren und für die Navigation in Gebieten verwendet werden kann, in denen GPS (Global Positioning System) nicht zugänglich ist. Das fast 1 Milliarde US-Dollar teure Projekt, das Maxar in Auftrag gegeben hat, ist von zentraler Bedeutung für die synthetische Trainingsumgebung der Armee. Die Plattform ist eine hybride physisch-digitale Schnittstelle für Soldaten, um Trainingsmissionen in virtuellen Umgebungen durchzuführen, die die reale Welt widerspiegeln. Das Projekt soll voraussichtlich im Jahr 2023 abgeschlossen sein.

Unterdessen verwendete Amazon im Jahr 2019 synthetische Simulationen von Straßen, Gebäuden und Verkehr in Snohomish County, Washington, um seinen Lieferroboter Scout zu trainieren. Die digitale Kopie des Unternehmens war zentimetergenau für die Position von Bordsteinen und Einfahrten, und Texturen wie die Körnung von Asphalt waren millimetergenau. Durch das Testen von Scout in einem künstlichen Vorort konnte Amazon es viele Male unter verschiedenen Wetterbedingungen beobachten, ohne reale Nachbarschaften zu frustrieren, indem überall blaue Rover losgelassen wurden.

Amazon nutzte Daten von einem Wagen ähnlich der Größe von Scout, der von einem Fahrrad mit Kameras und Lidar (einem 3D-Laserscanner, der häufig für autonome Autoprojekte verwendet wird) gezogen wurde, um seinen virtuellen Vorort zu bauen. Das Unternehmen verwendete Aufnahmen von Flugzeugvermessungen, um den Rest der Karte auszufüllen. Die Kartierungs- und Simulationstechnologie von Amazon hilft bei der Forschung und beim Einsatz von Robotern in neuen Nachbarschaften. Bei dieser Technik werden sie in Simulationen getestet, damit sie zu gegebener Zeit für den allgemeinen Einsatz bereit sind. 

Implikationen kartierter synthetischer Domänen

Zu den weiteren Auswirkungen kartierter synthetischer Domänen können gehören: 

• Digitale Zwillinge der Erde, die für Umweltschutzbemühungen und die Umsetzung von Klimawandelszenarien verwendet werden.
• Intelligente Städte nutzen digitale Zwillinge zum Testen neuer Technologien, einschließlich autonomer Fahrzeuge, sowie für gründlichere Stadtplanungsstudien
• Städte erholen sich schneller von Naturkatastrophen und militärischen Konflikten, da Rettungskräfte und Stadtplaner Wiederaufbaumaßnahmen planen können.
• Militärische Organisationen beauftragen 3D-Mapping-Unternehmen mit der Erstellung digitaler Zwillinge realer Landschaften, um verschiedene Kampfbedingungen zu simulieren und militärische Roboter und Drohnen zu testen.
• Die Glücksspielbranche nutzt gemappte synthetische Domains, um realistischere und immersivere Erfahrungen zu schaffen, insbesondere solche, die reale Orte nachahmen sollen.
• Weitere Startups, die 3D- und Projektionsmapping für Bauunternehmen anbieten, die verschiedene Gebäudedesigns und -materialien testen möchten.

Fragen zu berücksichtigen

• Was sind die anderen potenziellen Vorteile kartierter synthetischer Umgebungen?
• Wie können immersive digitale Zwillinge die Art und Weise verändern, wie Menschen leben und interagieren?