I gemelli digitali possono essere nuovi e importanti strumenti per la formazione: invece di studiare e formarsi sull’oggetto analogico, si può studiare prima sulla sua rappresentazione digitale.
L’idea alla base dei “gemelli digitali” o digital twin – espressione è comunemente usata nell’industria e nella comunità scientifica – è infatti quella di rispecchiare un oggetto fisico analogico in bit (cioè un sistema fisico digitale che non assomiglia all’oggetto originale nella forma, ma nel suo comportamento) mantenendo la replica in bit sincronizzata con quella fisica. Ciò consente vari tipi di analisi retrospettive e predittive sul gemello digitale che possono fornire una migliore visione di quello analogico e portare ad azioni correttive, quando necessario.
Gemello digitale fra innovazione e datacrazia: ecco perché serve riappropriarsi dei dati
I gemelli digitali nell’education
Molte tecnologie come la realtà virtuale possono migliorare ulteriormente la formazione e l’istruzione. L’utilità di un gemello digitale va oltre questo scenario: il gemello digitale può svilupparsi oltre i nostri limiti fisici e fisiologici e trovare i modi giusti per aiutarci ad adattarci alla sfida insostenibile del raddoppio delle conoscenze in un periodo di tempo sempre più breve.
Si può immaginare dunque di impiegare la tecnologia dei “gemelli digitali “nel mondo dell’istruzione? È una sfida che in questo momento è al centro dell’interesse di molti e di cui, seppure in modo non esaustivo, si intende fare una breve esposizione in questo contributo.
La tecnologia dei gemelli digitali è una delle tecnologie di tendenza legate all’Industria 4.0, che sta diventando molto importante anche per il settore dell’istruzione.
Nel campo dell’istruzione insegnanti e studenti possono sfruttare maggiormente la metodologia DT; infatti, nella progettazione dei programmi di studio può essere utilizzata per mantenere i contenuti aggiornati, aiuta a creare modelli di simulazione utili in base ai requisiti del corso, aumenta la motivazione, e il senso di responsabilità nell’apprendimento, facilita l’apprendimento tra pari.
Anche dal punto di vista degli insegnanti le ricerche svolte negli ultimi anni mostrano come utilizzare DT ha migliorato l’erogazione dei contenuti, ha facilitato la dimostrazione e ha aiutato nella valutazione degli studenti.
Come usare la tecnologia Digital Twin nell’università e nel mondo dell’istruzione
Ma come la tecnologia Digital Twins può servire all’università e al mondo dell’istruzione del futuro?
Un Digital Twin è una rappresentazione virtuale di un oggetto o di un sistema reale che viene aggiornata da dati in tempo reale, utilizza l’apprendimento automatico, la simulazione e il ragionamento per aiutare il processo decisionale. In altre parole, un gemello digitale crea un modello virtuale altamente complesso che è la replica esatta di un oggetto fisico. Appare allora sempre più evidente come anche gli studenti e i docenti possono trarre vantaggio dall’uso di questa tecnologia.
Le scuole sono incoraggiate dall’industria a incorporare i gemelli digitali pedagogici nel settore dell’istruzione relativo all’automazione.
Gli studenti che hanno effettivamente utilizzato la tecnologia hanno affermato che le apparecchiature fisiche sono costose e il processo di apprendimento è lento. Con i gemelli digitali invece aumenta la flessibilità, poiché con un click del mouse si può espandere il numero di macchine.
Un ponte tra il mondo digitale e quello fisico
Gli insegnanti e gli studenti ritengono che la tecnologia dei gemelli digitali potrebbe creare un ponte tra il mondo digitale e quello fisico, consentendo di accedere tempestivamente ai dati del sistema fisico e quindi di prevenire i problemi prima che si verifichino.
In classe, la tecnologia del gemello digitale può essere utilizzata per l’apprendimento sperimentale ed esperienziale.
Come nascono i digital twin
Il concetto di utilizzo dei “gemelli” trae origine dal programma Apollo della NASA, in cui venivano costruiti almeno due veicoli spaziali identici, consentendo agli ingegneri di rispecchiare le condizioni del veicolo spaziale durante la missione e di chiamare gemello il veicolo rimasto sulla terra.
La tecnologia attuale, nota come Digital Twin (DT), è stata introdotta per la prima volta da Michael Grieves nel 2002. Digital twin significa un proliferare di gemelli digitali che vivono nell’etere informatico e sono legati alla diffusione crescente di progetti di Internet delle Cose, ma anche di tutto quel nostro portato esperienziale che vive in chiave digitale, come, per esempio. i social media. A livello industriale, il modello di sviluppo associato al concetto di digital twin ha il potenziale per cambiare radicalmente la progettazione, la produzione, le vendite e la manutenzione di prodotti complessi in più settori. Siemens lo definisce come segue: Un gemello digitale è una rappresentazione virtuale di un prodotto o di un processo fisico, utilizzata per comprendere e prevedere le caratteristiche di prestazione della controparte fisica. I gemelli digitali vengono utilizzati durante tutto il ciclo di vita del prodotto per simulare, prevedere e ottimizzare il prodotto e il sistema di produzione prima di investire in prototipi e beni fisici.
Grazie a cicli di sviluppo più snelli e una maggiore collaborazione, sia interna che nei confronti di partner e fornitori esterni, le aziende riducono i tempi di sviluppo di prodotti complessi del 25%, con risparmi nell’ordine del 10-15%. Un esempio applicativo è quello per cui grazie al mirroring virtuale in tempo reale gli ingegneri riescono a simulare il comportamento di sistemi complessi riuscendo a prevedere e prevenire guasti meccanici, riducendo così inefficienze e costi.
Diverse industrie, come General Electric (GE), Tesla, NASA, stanno creando gemelli digitali, definiti come repliche digitali dei loro prodotti come aerei, automobili e satelliti.
In laboratorio, un gemello digitale può essere utilizzato per esplorare il comportamento e i limiti del sistema in varie condizioni simulate. Poiché la rappresentazione virtuale utilizzata in un gemello digitale lo rende più facile da manipolare rispetto alla sua controparte fisica, gli studenti possono apprendere e comprendere più rapidamente il comportamento del sistema in un ambiente controllato e guidato dalla simulazione.
I gemelli digitali giocano un ruolo fondamentale anche nella ricerca-azione, permettendo agli studenti di eseguire simulazioni con il Digital Twin per esplorare il comportamento del sistema in una varietà di condizioni, per comprendere le modalità di guasto e sviluppare una comprensione della sensibilità del sistema alle variazioni dei vari parametri del sistema e alle interruzioni esterne. Questa comprensione aiuta a minimizzare i tempi di inattività e a migliorare il rendimento del sistema.
La complessità della chimica o della microbiologia, per esempio, richiede un impegno totale da parte degli studenti. Utilizzando i gemelli digitali in un’esperienza di apprendimento simulato in Realtà Aumentata (AR) o Realtà Virtuale (VR), i docenti possono raggiungere il massimo livello di coinvolgimento, aiutando ogni studente ad apprendere concetti astratti in modo individualizzato e molto più velocemente. Eseguendo le simulazioni, gli studenti possono esplorare meglio il comportamento del sistema in diverse condizioni.
I digital twin nelle Università
Alcune università hanno già incorporato la tecnologia Digital Twin nei loro programmi di insegnamento.
L’Università di Stanford ha applicato la tecnologia Digital Twin all’architettura, all’edilizia e all’ingegneria in diversi progetti. La Copenhagen School of Marine Engineering and Technology Management ha integrato i contenuti del Digital Twin nei propri programmi di insegnamento, ritenendo che siano la realtà innovativa del settore.
