JP7384201B2 - デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラム - Google Patents

デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7384201B2
JP7384201B2 JP2021524643A JP2021524643A JP7384201B2 JP 7384201 B2 JP7384201 B2 JP 7384201B2 JP 2021524643 A JP2021524643 A JP 2021524643A JP 2021524643 A JP2021524643 A JP 2021524643A JP 7384201 B2 JP7384201 B2 JP 7384201B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
digital twin
data
sandbox
digital
calculation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021524643A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020246032A1 (ja
Inventor
恭弘 飯田
龍太郎 川村
蔵之 花舘
航哉 森
高雄 中村
重邦 近藤
幸生 小池
宏 小川
博 坂井
裕之 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of JPWO2020246032A1 publication Critical patent/JPWO2020246032A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7384201B2 publication Critical patent/JP7384201B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/448—Execution paradigms, e.g. implementations of programming paradigms
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/451—Execution arrangements for user interfaces
    • G06F9/453—Help systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/455—Emulation; Interpretation; Software simulation, e.g. virtualisation or emulation of application or operating system execution engines
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N20/00—Machine learning
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N5/00—Computing arrangements using knowledge-based models
    • G06N5/02—Knowledge representation; Symbolic representation
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation

Description

本発明は、デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラムに関する。
デジタルツイン（Digital Twin）と呼ばれる技術が従来から知られている。デジタルツインは製造分野等を中心に用いられており、現実の物（例えば、機械の部品等）をデジタル空間内に再現したデジタル情報のことである。デジタルツインを用いることで現実の物で生じている事象等をリアルタイムで把握すること等が可能となるため、例えば、製品の品質改善等に活用されている。なお、特許文献１には、移動物の行動を決定する技術が記載されている。
特開２０１７－２１１９１３号公報
しかしながら、従来のデジタルツインは現実の物をデジタル空間内に再現したデジタル情報であり、現実の生物（人を含む。）をデジタル空間内に再現することは対象としていなかった。また、従来のデジタルツインは現実に存在する物の再現であり、例えば、デジタルツイン同士を融合させたり、構成要素の一部をデジタルツイン同士で交換したりする等の演算を行って、現実には存在しない物や生物のデジタルツインを拡張することは考えられていなかった。
現実には存在しない物や生物までデジタルツインの対象範囲を拡張し、これらのデジタルツインを用いたシミュレーション等を行うことで、新たな価値創造や様々な問題の課題解決等を支援することができると考えられる。
本発明の実施の形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、デジタルツインの対象範囲を拡張することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置は、任意の時刻において個体が有する１つ以上の機能をそれぞれ定義した１以上のモデルと、前記モデルに入力されることで前記個体の機能を実現する第１のデータを構成要素として含む１以上の第２のデータとが含まれる第１のデジタルツインを記憶部に記憶させる記憶手段と、前記記憶部に記憶されている１つ以上の第１のデジタルツインを演算対象として所定の第１の演算を行うことで、１つ以上の第２のデジタルツインを作成する第１の演算手段と、所定の時間軸が設定されたサンドボックス内に前記第２のデジタルツインを配置し、前記時間軸に従って前記第２のデジタルツインが表す個体の機能を前記サンドボックス内で実現する演算を実行する実行手段と、を有することを特徴とする。
デジタルツインの対象範囲を拡張することができる。
本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置の全体構成の一例を示す図である。 サンドボックスの実行の一例を説明するための図である。 デジタルツイン演算（交換）の一例を説明するための図である。 デジタルツイン演算（複製）の一例を説明するための図である。 デジタルツイン演算（融合）の一例を説明するための図である。 サンドボックスの実行処理の一例を示すフローチャートである。 コミュニケーションへの応用例を説明するための図である。 本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態では、デジタルツインの対象範囲の物だけでなく生物（人を含む。）にまで拡張して、これらのデジタルツインに対して所定の演算（この演算を「デジタルツイン演算」と表す。）を行うことで現実は存在しない物や生物のデジタルツインを作り出すことが可能なデジタルツイン演算装置１０について説明する。
なお、以降では、デジタルツイン演算によって作り出されたデジタルツインを「仮想デジタルツイン」又は「仮想ＤＴ」と表す。一方で、デジタルツイン演算の演算対象となるデジタルツインを単に「デジタルツイン」又は「ＤＴ」と表す。
ここで、デジタルツイン演算の演算対象となるデジタルツインは、現実に存在する物や生物のデジタルツインを想定するが、必ずしもこれに限られず、現実には存在しない物や生物のデジタルツイン（例えば、架空の製品のデジタルツインや架空の人物のデジタルツイン、故人のデジタルツイン等）が含まれていてもよい。また、物には有体物（例えば、機械や車両、建物、工作物、材料、自然物等）だけでなく、無体物（例えば、電気や光、熱等）が含まれてもよい。更に、生物には、動物（人も含む。）、菌類、植物、古細菌、細菌等の他、ウイルス等が含まれてもよい。なお、以降では、物及び生物を総称して「個体」とも表す。
本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、サンドボックスと呼ばれる仮想的な時空間内に仮想ＤＴを配置して、このサンドボックスの実行演算（つまり、時間を進めたり又は時間を戻したりする演算）を行うことで、様々なシミュレーションやサービスを実現することが可能となる。
＜用語の定義＞
以降では、本発明の実施の形態で用いる用語の定義等について説明する。
・デジタルツイン又はＤＴ：個体（物又は生物）を再現したデジタル情報であり、１以上のモデルと、これらのモデルに入力可能なデータを構成に含む１以上のデータとで実現される。デジタルツインには、このデジタルツインを識別するＩＤ（デジタルツインＩＤ）が付与されている。また、デジタルツインには、属性として、物又は生物のいずれを表すものであるかを示す情報が対応付けられている。なお、以降では、デジタルツインを実現するモデルを「ＤＴモデル」、ＤＴモデルに入力可能なデータを構成に含むデータを「ＤＴデータ」とも表す。
・ＤＴモデル：任意の時刻におけるデジタルツインの特定の機能（言い換えれば、デジタルツインの振る舞いや状態の変化等）が定義されたデジタル情報である。ＤＴモデルは、当該ＤＴモデルに対応するＤＴデータを入力として、特定の機能を実現する処理の結果を出力する。ＤＴモデルには、デジタルツイン内で当該ＤＴモデルを識別するＩＤ（モデルＩＤ）が付与されている（したがって、ＤＴモデルは、デジタルツインＩＤとモデルＩＤとの組で一意に識別される。）。これらのＤＴモデルとしては、例えば、予め定義された関数、ルールベースのモデル、機械学習等の手法により作成された推定モデル等を用いることができる。
・ＤＴデータ：任意の時刻におけるデジタルツインの特定の機能を実現するためのデータである。これらのＤＴデータは、例えば、個体をセンサ等でセンシングすることにより収集される。ＤＴデータは、このＤＴデータを入力とするＤＴモデルのモデルＩＤと対応付けられている。なお、ＤＴデータは、複数のモデルＩＤと対応付けられていてもよい（すなわち、或るＤＴデータが複数のＤＴモデルの入力となっていてもよい。）。また、ＤＴデータにはＤＴモデルに入力されないデータ（例えば、デジタルツインＩＤ等）が含まれていてもよい。
・仮想デジタルツイン又は仮想ＤＴ：デジタルツインに対してデジタルツイン演算を行うことで作成されたデジタル情報であり、サンドボックス内に配置される。仮想デジタルツインは、デジタルツインと同様に、１つ以上のＤＴモデルと、これらのＤＴモデルに入力可能なデータを構成に含む１以上のＤＴデータとで実現される。また、仮想デジタルツインは、この仮想ＤＴが配置されたサンドボックスと対応付けられており、このサンドボックス内で当該仮想ＤＴを識別するＩＤ（仮想デジタルツインＩＤ）が付与されている。
・デジタルツイン演算：デジタルツインから仮想デジタルツインを作成するための演算である。デジタルツイン演算は、「設定演算」、「複製演算」及び「融合演算」の３つに大別することができる。例えば、複製演算は、デジタルツインをそのままコピーして１つ以上の仮想デジタルツインを作成する。更に仮想デジタルツインから仮想デジタルツインを作成する演算があってもよい。これらの演算の詳細については後述する。
・サンドボックス：仮想ＤＴが配置される仮想的な時空間である。サンドボックスの実行演算が行われることで、このサンドボックス内に配置された仮想ＤＴが実行される（つまり、時間の変化に応じて仮想ＤＴのＤＴモデルに対してＤＴデータが入力され、このＤＴモデルによって特定の機能が実現される。）。サンドボックスには、このサンドボックスを識別するＩＤ（サンドボックスＩＤ）が付与されている。
・サンドボックスの実行演算：サンドボックスを実行するための演算である。サンドボックスの実行演算が行われることで、サンドボックス内の時間が変化し、この変化に応じて仮想ＤＴが実行される。
＜全体構成＞
次に、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０の全体構成の一例を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、インタラクション部１０１と、デジタルツイン管理部１０２と、演算部１０３と、記憶部１０４とを有する。
インタラクション部１０１は、機器２０からデータを収集すると共に、機器２０に対してサンドボックスの実行結果（又は、サンドボックスの実行中における各種処理の結果）を示すデータをフィードバック情報として出力する。このとき、インタラクション部１０１は、機器２０から収集したデータを所定のデータ形式に変換したり、機器２０に対してデータを出力する前に当該機器２０に応じたデータ形式に変換したりする等の変換処理を行ってもよい。すなわち、インタラクション部１０１は、機器２０から収集したデータをデジタルツインのＤＴモデルが入力可能なデータ形式に変換したり、機器２０に対してデータを出力する前に当該機器２０が入力可能なデータ形式に変換したりしてもよい。
ここで、インタラクション部１０１によるデータの収集対象となる機器２０は、現実世界の物や生物、環境等から様々な情報を取得する各種機器のことである。具体的には、例えば、個体や環境をセンシングする各種センサ、人が利用するスマートフォン、物や生物の周辺等の環境を撮影するデジタルカメラ、人等の生物が装着するウェアラブルデバイス、物が車両である場合における車載機、他の機器を制御する制御機器（人等の脳波を利用して他の機器を制御するＢＭＩ（Brain-Machine Interface）等も含む。）等が挙げられる。これらの機器２０から取得される情報としては、例えば、人の身体情報（身長、体重等の物理的な外見・形状を含む特徴、心拍数、血圧、脳波、体温、発汗量等の不随意的な状態）や心理情報（感情、思考、心理の状態等）、運動情報（身振り、手振り、歩行の速度等の随意的な運動や動作、言動等）、個体情報（年齢、性別、国籍、職業等の社会的属性、家族関係や同僚関係等の他の人との関係、記憶等）、人の周辺環境の環境情報（周辺環境の温度や湿度、天気・気象等）等が挙げられる。一方で、物体から取得される情報は、当該物体の種類等に応じて異なるが、例えば、物体が車である場合には、身体情報（形状、重量等の物理的な外見・形状を含む特徴、エンジンの回転数や温度等の内部状態等）や心理情報（擬人化したモノ＝エージェントの感情等）、運動情報（速度、位置情報等、運動や動作、行動等の個体外部から観察可能な状態）、個体情報（メーカー、車種、製造国、所有者、同乗者等、社会的属性等）、車の周辺環境の環境情報（周辺にある車の台数、温度、湿度、天気・気象等）等が挙げられる。
一方で、インタラクション部１０１によるデータの出力対象となる機器２０は、現実世界の個体や環境を制御したり、個体に対して何等かの情報を提供したりする各種機器のことである。具体的には、例えば、各種機械（車両、製造装置、ロボット等）を制御する制御機器、人等に対して映像を提供するディスプレイ、人等に対して音声を提供するスピーカ、人等に対してＶＲ（Virtual Reality）環境を提供するＶＲデバイス、他の機器を制御する制御機器（ＢＭＩ等も含む。）等が挙げられる。これらの機器２０に対して出力されるデータは、サンドボックスの実行結果（又は、サンドボックスの実行中における各種処理の結果）を示すデータであり、例えば、サンドボックス内でのシミュレーション結果に基づく制御情報、サンドボックス内でのシミュレーション結果に基づく予測情報、サンドボックス内で仮想ＤＴが発話した音声情報等が挙げられる。
なお、インタラクション部１０１により収集されたデータ（又は、このデータのデータ形式を変換したデータ）はＤＴデータとして記憶部１０４に記憶される。このとき、インタラクション部１０１は、このＤＴデータの保存先となる当該デジタルツインのデジタルツインＩＤと対応付けて記憶部１０４に保存する。更にＤＴデータに識別子を付与し、当該デジタルツインのデジタルツインＩＤと当該ＤＴデータのＤＴデータＩＤとの組と対応付けて記憶部１０４に保存してもよい。なお、ＤＴデータＩＤは、ＤＴデータを識別するＩＤである。
また、サンドボックスの実行結果（又は、サンドボックスの実行中における各種処理の結果）を示すデータは、後述する演算部１０３によって記憶部１０４に記憶される。したがって、インタラクション部１０１は、サンドボックスの実行結果（又は、サンドボックスの実行中における各種処理の結果）を示すデータを記憶部１０４から読み出して、該当の機器２０に出力（例えば、通信ネットワークを介して送信）する。
デジタルツイン管理部１０２は、記憶部１０４に記憶されているデジタルツインを管理する。ここで、記憶部１０４には、様々な個体のデジタルツインが記憶されている。デジタルツインは、上述したように、１以上のＤＴモデルと１以上のＤＴデータとで実現される。
例えば、或る人のデジタルツインは、当該人の人格が定義された人格モデル、当該人の思考や行動が定義された思考・行動モデル及び当該人の能力が定義された能力モデルと、これらの各ＤＴモデルに対するＤＴデータとで実現される。このように、人のデジタルツインは、当該人の人格や思考、行動、能力等が定義されたＤＴモデルと、これらＤＴモデルに入力されるＤＴデータ（例えば、身体情報、心理情報、運動情報、個体情報、環境情報等）とで実現される。なお、これら以外にも、人のデジタルツインには様々なＤＴモデルが含まれていてもよい。
また、上記の人格モデルや思考・行動モデル、能力モデルは、より下位概念のＤＴモデルで実現されていてもよい。例えば、人格モデルは、人の性格が定義された性格モデルと、人の価値観が定義された価値観モデルとで実現されていてもよい。同様に、例えば、思考・行動モデルは、人の感情が定義された感情モデルと、人の行動傾向が定義された行動傾向モデルとで実現されていてもよい。同様に、例えば、能力モデルは、人の知識が定義された知識モデルと、人の言語的能力が定義された言語モデルと、人の知覚が定義された知覚モデルとで定義されていてもよい。なお、これらのＤＴモデルは、更に下位概念のＤＴモデルで実現されていてもよい。すなわち、デジタルツインを実現するＤＴモデルは階層構造となっていてもよい。
なお、全ての人のデジタルツインが同一のＤＴモデルで実現されている必要はない。例えば、或る人のデジタルツインは人格モデルと思考・行動モデルと能力モデルとで実現されている一方で、別の或る人のデジタルツインは人格モデルと思考・行動モデルとで実現されていてもよい。
また、デジタルツインには、パラメータとして時刻が含まれる。したがって、１つのデジタルツインは、時刻をパラメータとして、任意の時刻における機能を実現することができる。 ここで、上述したように、インタラクション部１０１により収集されたデータ（又は、このデータのデータ形式を変換したデータ）はＤＴデータとして記憶部１０４に記憶される。これにより、記憶部１０４に記憶されているデジタルツインは、当該デジタルツインに対応する現実の個体の状態の変化に伴って更新される。例えば、現実の人で計測された心拍数はＤＴデータとして当該人のデジタルツインのデジタルツインＩＤと対応付けて記憶部１０４に記憶される。これにより、当該デジタルツインは、現実の人の心拍数が反映されたデジタルツインに更新される。
なお、記憶部１０４には、デジタルツイン毎に、デジタルツインに関する様々な情報も記憶されている。例えば、デジタルツインに対応する現実の個体を識別する情報（例えば、ユーザＩＤや物体ＩＤ等）、他のデジタルツインとの関係（例えば、当該デジタルツインと他のデジタルツインとの間で完成品と部品の関係ある、当該デジタルツインと他のデジタルツインとの間で宿主と寄生者の関係にある等）、デジタルツインを実現するＤＴモデルが入力するＤＴデータのデータ形式や当該ＤＴモデルが出力するデータのデータ形式等が挙げられる。これらの情報は任意の形式で定義することが可能であるが、例えば、オントロジーを用いることができる。
演算部１０３は、サービス提供システム３０からの要求に応じて、デジタルツイン演算を行って仮想ＤＴを作成したり、これらの仮想ＤＴをサンドボックス内に配置してサンドボックスの実行演算を行ったりする。サービス提供システム３０とは、サンドボックスの実行結果を示すデータやサンドボックスの実行中における各種処理の結果を示すデータ等を利用したサービスを提供するサーバ又はサーバ群等である。
ここで、サンドボックスに仮想ＤＴを配置してサンドボックスを実行することで様々なシミュレーションを行うことができる。例えば、図２に示すように、車や人、道路等の仮想ＤＴを作成してサンドボックス内に配置することで交通シミュレーションを行うことができる。また、例えば、図２に示すように、建築物や人の仮想ＤＴを作成してサンドボックス内に配置することで都市空間シミュレーションを行うことができる。また、例えば、図２に示すように、人の仮想ＤＴを作成してサンドボックス内に配置して人同士で所望の意思決定を行わせることで集団意思決定シミュレーションを行うことができる。なお、これらは一例であって、仮想ＤＴをサンドボックス内に配置してサンドボックスを実行することで、様々シミュレーションを行うことができる。
したがって、サービス提供システム３０が提供するサービスとしては、このようなシミュレーションの結果やその実行過程の情報等を利用した様々なサービスが考えられる。例えば、ＭａａＳ（Mobility as a Service）、自動運転サービス、物流サービス、スマートシティ提供サービス、アンドロイド・コミュニケーションサービス等が挙げられる。
記憶部１０４には、上述したようにデジタルツインが記憶される。また、デジタルツインには時刻が対応付けられており、記憶部１０４には、少なくとも現在を示す時刻のデジタルツインが記憶されている。ただし、現在を示す時刻以外にも、過去を示す時刻のデジタルツインが記憶部１０４に記憶されていてもよい。すなわち、記憶部１０４には、例えば、デジタルツインの作成後から現在までのデジタルツインの履歴が記憶されていてもよい。このとき、デジタルツインは、時刻に応じてＤＴモデルやＤＴデータが異なっていてもよいし、同一であってもよい。例えば、或る人の過去のデジタルツインと現在のデジタルツインとでは、能力モデルとこの能力モデルが入力するＤＴデータとが異なっていてもよい。
また、記憶部１０４には、サンドボックスの実行結果を示すデータやサンドボックスの実行中における各種処理の結果を示すデータも格納される。これら以外にも、記憶部１０４には、サンドボックスの実行等に必要な種々のデータが記憶される。
なお、記憶部１０４には、デジタルツインの履歴が記憶されているものとしたが、デジタルツインの属性が「物」である場合には、時刻との対応付けが不要である場合もある。例えば、時刻が変化してもデジタルツインが不変な場合又は不変と見做してもよい場合（例えば、建物や山、惑星のデジタルツイン等）には時刻との対応付けが不要である。ただし、この場合であっても、サンドボックスでのシミュレーションの内容によっては時刻と対応付けて記憶部１０４に記憶させることが必要な場合もある。例えば、数百年から数万年から現在までといった時間軸を用いてサンドボックスでシミュレーションを行う場合等である。
なお、図１に示すデジタルツイン演算装置１０の構成は一例であって、他の構成であってもよい。例えば、デジタルツイン演算装置１０は、インタラクション部１０１を有する第１の装置と、デジタルツイン管理部１０２及び記憶部１０４を有する第２の装置と、演算部１０３を有する第３の装置とで構成されていてもよい。
＜デジタルツイン演算＞
上述したように、デジタルツイン演算とは、デジタルツインから仮想ＤＴを作成するための演算である。デジタルツイン演算は、「設定演算」、「複製演算」及び「融合演算」の３つに大別することができる。「設定演算」とは、任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを設定した仮想ＤＴを作成する演算（又は任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを既に作成済みの仮想ＤＴに設定する演算）のことである。「複製演算」とは、任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデル及びＤＴデータをコピーして仮想ＤＴを作成する演算のことである。「融合演算」とは、任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを組み合わせた仮想ＤＴを作成する演算のことである。
また、「設定演算」は、「設定」、「交換」及び「匿名化」の３つに分けることができる。「設定」とは、「設定演算」のうち最も基本的な演算であり、任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを仮想ＤＴにそのまま設定する演算（又は任意の時刻のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを、既に作成済みの仮想ＤＴにそのまま設定する演算）のことである。「交換」とは、複数のデジタルツイン同士でＤＴモデルやＤＴデータを交換した仮想ＤＴを作成する演算のことである。「匿名化」とは、「設定」の特殊な場合であり、仮想データにコピーされるＤＴデータのうち、個体情報に関するＤＴデータを所与の匿名化条件に応じて匿名化する演算のことである。なお、匿名化の実現方法としては、例えば、個体を識別可能な情報や個体情報に関するＤＴデータを加工・削除してもよいし、個体を識別可能な情報や個体情報に関するＤＴデータに仮想ＤＴがアクセスできないようにしてもよい。更に、仮想ＤＴや仮想ＤＴを用いて行うシミュレーションに対して求める有用性や匿名性等の指標に基づいて、ＤＴデータへのノイズの追加処理やＤＴデータの入れ替え等の処理、又はこれらの処理を組み合わせた処理を行うことで実現してもよい。
なお、デジタルツイン演算により仮想ＤＴを作成する際には、デジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータをコピーして仮想ＤＴを作成してもよいし、仮想ＤＴに対して、演算対象のデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータへのアクセス権を付与してもよい。
ここで、デジタルツイン演算の「設定演算」の１つである「交換」について、図３Ａを参照しながら説明する。図３Ａは、デジタルツイン演算（交換）の一例を説明するための図である。
図３Ａに示すように、演算対象のデジタルツインを「デジタルツインＡ」、「デジタルツインＢ」とする。デジタルツインＡは、ＤＴモデルＡ１と、ＤＴモデルＡ２と、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２とで実現されるものとする。また、デジタルツインＢは、ＤＴモデルＢ１と、ＤＴモデルＢ２と、ＤＴデータｂ１１と、ＤＴデータｂ１２と、ＤＴデータｂ２１と、ＤＴデータｂ２２とで実現されるものとする。
このとき、デジタルツイン演算の「設定演算」の１つである「交換」演算では、デジタルツインＡとデジタルツインＢとの間でＤＴモデルとＤＴデータとを交換することで、仮想ＤＴを作成する。例えば、ＤＴモデルＡ１と、ＤＴモデルＢ２と、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータｂ２１と、ＤＴデータｂ２２とで実現される仮想デジタルツインＡと、ＤＴモデルＢ１と、ＤＴモデルＡ２と、ＤＴデータｂ１１と、ＤＴデータｂ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２とで実現される仮想デジタルツインＢとを作成する。
これにより、複数のデジタルツインで一部の機能を交換した仮想ＤＴを作成することが可能となる。このため、例えば、複数の人の間で能力モデルを入れ替えた仮想ＤＴを作成して、これらの仮想ＤＴを用いてシミュレーションを行うこと等ができるようになる。
なお、仮想ＤＴを実現するＤＴモデル及びＤＴデータは、「交換」演算の演算条件として指定される。すなわち、デジタルツインＡとデジタルツインＢとの間でどのＤＴモデルとＤＴデータとを交換して仮想ＤＴを作成するかは、「交換」演算の演算条件として指定される。また、図３Ａに示す例では、仮想ＤＴがＤＴモデルとＤＴデータとで実現される場合を示したが、上述したように、仮想ＤＴにはＤＴモデルやＤＴデータへのアクセス権が付与されてもよい。
次に、デジタルツイン演算の「複製演算」について、図３Ｂを参照しながら説明する。図３Ｂは、デジタルツイン演算（複製）の一例を説明するための図である。
図３Ｂに示すように、演算対象のデジタルツインを「デジタルツインＡ」として、このデジタルツインＡは、ＤＴモデルＡ１と、ＤＴモデルＡ２と、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２とで実現されるものとする。
このとき、デジタルツイン演算の「複製演算」では、デジタルツインＡのＤＴモデルとＤＴデータとをそのままコピーした１つ以上の仮想ＤＴを作成する。図３Ｂに示す例では３つの仮想ＤＴが作成された場合を示している。
これにより、１つのデジタルツインを複製した１つ以上の仮想ＤＴを作成することが可能となる。このため、例えば、或る人のデジタルツインから複数の仮想ＤＴを作成して、これらの仮想ＤＴ間で議論させるようなシミュレーション（つまり、同一人間で議論させるようなシミュレーション）が可能となる。
なお、いくつの仮想ＤＴを作成するかは、「複製演算」の演算条件として指定される。また、図３Ｂに示す例では、仮想ＤＴがＤＴモデルとＤＴデータとで実現される場合を示したが、上述したように、仮想ＤＴにはＤＴモデルやＤＴデータへのアクセス権が付与されてもよい。
次に、デジタルツイン演算の「融合演算」について、図３Ｃを参照しながら説明する。図３Ｃは、デジタルツイン演算（融合）の一例を説明するための図である。
図３Ｃに示すように、演算対象のデジタルツインを「デジタルツインＡ」、「デジタルツインＢ」とする。デジタルツインＡは、ＤＴモデルＡ１と、ＤＴモデルＡ２と、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２とで実現されるものとする。また、デジタルツインＢは、ＤＴモデルＢ１と、ＤＴモデルＢ２と、ＤＴデータｂ１１と、ＤＴデータｂ１２と、ＤＴデータｂ２１と、ＤＴデータｂ２２とで実現されるものとする。
このとき、デジタルツイン演算の「融合演算」では、デジタルツインＡのＤＴモデル及びＤＴデータと、デジタルツインＢのＤＴモデル及びＤＴデータとを融合させることで、仮想ＤＴを作成する。すなわち、例えば、ＤＴモデルＡ１と、ＤＴモデルＡ２と、ＤＴモデルＢ１と、ＤＴモデルＢ２と、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２と、ＤＴデータｂ１１と、ＤＴデータｂ１２と、ＤＴデータｂ２１と、ＤＴデータｂ２２とで実現される仮想デジタルツインＣを作成する。
これにより、複数のデジタルツインの機能を融合した仮想ＤＴを作成することが可能となる。このため、例えば、複数の人の能力等を融合させた仮想的な人の仮想ＤＴを作成して、この仮想ＤＴを用いてシミュレーションを行うこと等ができるようになる。
なお、図３Ｃに示す例では２つのデジタルツインを融合させる場合について説明したが、演算対象となるデジタルツインの個数は、「融合演算」の演算条件として任意の個数を指定することが可能である。更に、「融合演算」の演算条件として、仮想ＤＴに融合させるデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを個別に指定してもよい。また、図３Ｃに示す例では、仮想ＤＴがＤＴモデルとＤＴデータとで実現される場合を示したが、上述したように、仮想ＤＴにはＤＴモデルやＤＴデータへのアクセス権が付与されてもよい。
また、デジタルツイン演算の「融合演算」では、単なるＤＴモデルやＤＴデータをそのまま扱うのではなく、元となるデジタルツインのＤＴモデルやＤＴデータを利用した新たなＤＴモデルや新たなＤＴデータを作成し、仮想ＤＴのＤＴモデルやＤＴデータとしてもよい。具体的には図３Ｃで示される上記処理に加え、デジタルツインＡのＤＴデータと、デジタルツインＢのＤＴデータとから、新たなＤＴモデルＣ１を作成することができる。つまり、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータａ１２と、ＤＴデータａ２１と、ＤＴデータａ２２と、ＤＴデータｂ１１と、ＤＴデータｂ１２と、ＤＴデータｂ２１と、ＤＴデータｂ２２とを用いて、ＤＴモデルＣ１、ＤＴモデルＣ２を作成すると共に、ＤＴデータａ１１と、ＤＴデータｂ１１とから取捨選択したＤＴデータｃ１１や、ＤＴデータａ２２と、ＤＴデータｂ２２とから取捨選択したＤＴデータｃ２２等のＤＴデータを作成し、これらのＤＴモデルやＤＴデータで実現される仮想デジタルツインＣを作成してもよい。
上述したように、デジタルツイン演算は、デジタルツインから仮想ＤＴを作成するための演算であるが、仮想ＤＴから仮想ＤＴを作成するための第２のデジタルツイン演算を更に定義してもよい。つまり、第２の「設定演算」は、任意の時刻の仮想ＤＴのＤＴモデルやＤＴデータを設定した別の仮想ＤＴを作成する演算（又は任意の時刻の仮想ＤＴのＤＴモデルやＤＴデータを既に作成済みの仮想ＤＴに設定する演算）、第２の「複製演算」は、任意の時刻の仮想ＤＴのＤＴモデル及びＤＴデータをコピーして別の仮想ＤＴを作成する演算、第２の「融合演算」は、任意の時刻の仮想ＤＴのＤＴモデルやＤＴデータを組み合わせた別の仮想ＤＴを作成する演算、としてもよい。第２の「設定」、第２の「交換」及び第２の「匿名化」のデジタルツイン演算についても、同様にデジタルツインに替えて仮想ＤＴをもとに行う演算とする。
また、第２のデジタルツイン演算には、仮想ＤＴを削除する演算として「削除」演算が定義されていてもよい。
＜サンドボックスの実行処理＞
次に、仮想ＤＴを作成してサンドボックスに配置した上で、このサンドボックスを実行する場合の処理（サンドボックスの実行処理）について、図４を参照しながら説明する。図４は、サンドボックスの実行処理の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１：まず、演算部１０３は、サンドボックスの実行要求をサービス提供システム３０から受信する。サンドボックスの実行要求には、サンドボックスの実行に関する各種条件が指定されている。これら条件は、例えば、どのような仮想ＤＴをサンドボックスに配置して、どの時刻からどの時刻まで実行演算を行うかを表した条件である。
なお、サンドボックスとして予め決められたテンプレートが準備されており、上記の実行要求には、このテンプレートを示すＩＤ等が指定されてもよい。テンプレートとは、例えば、現代の日本を表すサンドボックスのテンプレート、過去の或る時点（例えば、１９００年）の日本を表すサンドボックスのテンプレート、未来の或る時点（例えば、２３００年）の日本を予測したサンドボックスのテンプレート、架空の時空間が設定されたサンドボックスのテンプレート等が挙げられる。これにより、例えば、テンプレートとして準備されたサンドボックス内に仮想ＤＴを配置して、このサンドボックスを実行することができるため、サンドボックスの実行要求で指定する情報を簡易にすることができる。
ステップＳ１０２：次に、演算部１０３は、サンドボックスの実行要求に指定されている条件に基づいて、デジタルツイン演算によりデジタルツインから仮想ＤＴを生成した上で、これらの仮想ＤＴをサンドボックスに配置すると共に、サンドボックスの環境を設定する。サンドボックスの環境とは、例えば、サンドボックスを実行させる際の開始時間及び終了時間、時間の速度（例えば、時間の速さと進む方向）等が挙げられる。なお、時間の速さとは、サンドボックス内で時間が進む速さのことであり、現実の世界よりも早くしたり又は遅くしたりすることが可能である。
これら以外にも、サンドボックスの環境としては、このサンドボックスでシミュレーションしたい目的に応じて様々なものが設定されてもよい。例えば、或る条件を満たすまで、或る時間幅の間を繰り返し実行したり、或る条件を満たすＤＴデータが機器２０から収集されるまでサンドボックスでの時間の経過を停止したりすること等が挙げられる。
ここで、仮想ＤＴを作成する際に、デジタルツインの一部のＤＴモデルとＤＴデータとで実現される仮想ＤＴ（つまり、デジタルツインの一部の機能のみを用いた簡易的な仮想ＤＴ）を作成してもよい。このように、例えば、シミュレーションに必要な機能のみを備えた仮想ＤＴが作成されてもよい。これにより、サンドボックスの実行に要する計算量やデータ容量等を削減することが可能となる。なお、ＤＴモデルが階層構造となっている場合に、シミュレーションに必要な機能を実現するＤＴモデルの下位概念のＤＴモデルや上位概念のＤＴモデルが必要なときには、これらの下位概念のＤＴモデルや上位概念のＤＴモデルとして仮のＤＴモデル（例えば、スタブ又はモックとして機能するＤＴモデル等）が定義されればよい。
ステップＳ１０３：次に、演算部１０３は、サンドボックスを実行する。すなわち、演算部１０３は、サンドボックスの実行演算を行って、サンドボックスの時間を変化させると共にこの時間の変化に応じて仮想ＤＴの振る舞いや状態等を変化させる。なお、仮想ＤＴの振る舞いや状態等は、この仮想ＤＴのＤＴモデルに対してＤＴデータを入力することで、このＤＴモデルの出力として表される。
ここで、仮想ＤＴのＤＴモデルに入力されるＤＴデータとしては、インタラクション部１０１によって機器２０からリアルタイムに収集されるデータ（又は、このデータのデータ形式を変換したデータ）が用いられてもよいし、過去に機器２０から収集されたＤＴデータが用いられてもよいし、任意に作成されたＤＴデータ、例えば、サービス提供システム３０からサンドボックスの実行要求時に指定された仮想ＤＴに対する各種条件や設定演算による架空の情報を表すＤＴデータ等が用いられてもよい。又は、例えば、一部のＤＴデータとしてリアルタイムに収集されるデータを用いて、他の一部のＤＴデータとして過去に機器２０から収集されたＤＴデータを用いる等としてもよい。
なお、一例として、以下のサンドボックスの典型的な実行目的では、以下の時間軸とＤＴデータとが用いられる。
・サンドボックスの実行目的が将来予測である場合：サンドボックスには未来の時間軸が設定され、未来の或る時刻から任意の時刻までサンドボックスの実行演算が行われる。このとき、当該サンドボックス内に配置された各仮想ＤＴには、未来の架空の情報を表すＤＴデータが入力される。
・サンドボックスの実行目的が過去検証である場合：サンドボックスには過去の時間軸が設定され、過去の或る時刻から任意の時刻までサンドボックスの実行演算が行われる。このとき、当該サンドボックス内に配置された各仮想ＤＴには、機器２０から過去に収集されたデータがＤＴデータとして入力される。
・サンドボックスの実行目的が現状分析である場合：サンドボックスには現時点を含む時間軸が設定され、過去の或る時刻又は現在から任意の時刻までサンドボックスの実行演算が行われる。このとき、当該サンドボックス内に配置された各仮想ＤＴには、機器２０から過去に収集されたデータやリアルタイムに収集されたデータがＤＴデータとして入力される。
・サンドボックスの実行目的が或る議題に関する合議である場合：サンドボックスには任意の時間軸が設定され、任意の時刻からサンドボックスの実行演算が行われる。このとき、当該サンドボックス内に配置された各仮想ＤＴには任意のデータがＤＴデータとして入力され、合議の結論が収束又は平衡状態となるまでサンドボックスの実行演算が行われる。
・サンドボックスの実行目的が仮想ＤＴとの対話である場合：サンドボックスには任意の時間軸が設定され、任意の時刻からサンドボックスの実行演算が行われる。このとき、当該サンドボックス内に配置された仮想ＤＴには機器２０からリアルタイムに収集されたデータがＤＴデータとして入力されると共に、当該仮想ＤＴの処理結果（例えば、当該ＤＴデータが発話を示すデータである場合、この発話に対する回答等）を示すデータが当該機器２０の利用者にフィードバック情報として送信されることが繰り返される。
ステップＳ１０４：次に、演算部１０３は、サンドボックスの実行結果を示すデータを記憶部１０４に保存する。すなわち、演算部１０３は、サンドボックスの実行終了後の結果を示すデータを、当該サンドボックスのサンドボックスＩＤと対応付けて記憶部１０４に保存する。
ここで、演算部１０３は、サンドボックスの実行中における各処理の結果を示すデータについても、サンドボックスＩＤと対応付けて記憶部１０４に保存する。サンドボックスの実行中における各処理の結果を示すデータとは、例えば、サンドボックスでの各時刻における仮想ＤＴの振る舞いや状態等を示すデータ等のことである。これらの仮想ＤＴの振る舞いや状態等を示すデータは、サンドボックスＩＤと共に仮想デジタルツインＩＤとも対応付けて記憶部１０４に保存される。なお、サンドボックスの実行中における各処理の結果を示すデータには、更に、当該処理が行われた時刻（サンドボックスでの時刻）も対応付けられている。
このように、記憶部１０４には、サンドボックスでの各時刻の各処理結果を示すデータと、サンドボックスでの最終的な実行結果とが保存される。言い換えれば、記憶部１０４には、サンドボックスの開始時刻から終了時刻まで各時刻におけるスナップショットが保存される。
ステップＳ１０５：最後に、インタラクション部１０１は、記憶部１０４に記憶されているデータ（サンドボックスの実行結果を示すデータ、サンドボックスの実行中における各処理の結果を示すデータ、又はその両方）をフィードバック情報として該当の機器２０に送信する。ここで、該当の機器２０は、例えば、上記のステップＳ１０１でサンドボックスの実行要求を送信したサービス提供システム３０が提供するサービスの提供先となる機器２０のことである。
ここで、インタラクション部１０１は、フィードバック情報を該当の機器２０に送信する際に、記憶部１０４に記憶されているポリシー情報に基づいて、このフィードバック情報の調停を行ってもよい。ポリシー情報とは、フィードバック情報を受け取った機器２０に悪影響又はこの機器２０の利用者に悪影響を与えないようするための制御情報である。機器２０に悪影響がある場合とは、例えば、機器２０の許容限界を超えるために機器２０が故障等する場合等が挙げられる、また、機器２０の利用者に悪影響がある場合とは、例えば、機器２０の利用者の健康等に被害が及ぶ場合等が挙げられる。
ポリシー情報に反するフィードバック情報を機器２０に送信する場合には、インタラクション部１０１は、例えば、フィードバック情報をポリシー情報に従って変更や整形、制限等してもよいし、フィードバック情報を機器２０に送信しないようにしてもよいし、フィードバック情報を送信する前に機器２０に警告を行うようにしてもよい。なお、ポリシーに従ってフィードバック情報を変更や整形、制限等するとは、例えば、フィードバック情報に含まれる値に対して適切なウェイト（例えば、０以上１以下のウェイト等）を乗じたり、フィードバック情報に含まれる値を上限値又は下限値に制限したり、フィードバック情報に含まれる値同士で排他制御を行ったりすること等が挙げられる。
なお、上記のステップＳ１０５では、フィードバック情報を該当の機器２０に送信したが、これに限られず、インタラクション部１０１は、サービス提供システム３０にフィードバック情報を送信してもよい。このとき、インタラクション部１０１は、上記のステップＳ１０１でサンドボックスの実行要求を送信した送信元のサービス提供システム３０にフィードバック情報を送信してもよいし、このサービス提供システムとは異なる他のサービス提供システム３０にフィードバック情報を送信してもよい。他のサービス提供システム３０にフィードバック情報を送信する場合としては、例えば、サービス提供システム３０が提供する第１のサービスと、他のサービス提供システム３０が提供する第２のサービスとが連携して一連のサービスを提供する場合等が挙げられる。
以上のように、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、個体（人又は物）のデジタルツインに対してデジタルツイン演算を行って仮想ＤＴを作成し、この仮想ＤＴを用いてサンドボックス内で様々なシミュレーションを行うことが可能となる。このとき、仮想ＤＴとしては、デジタルツインのそのままのコピーであってもよいし、複数のデジタルツインを融合したり一部の構成要素を交換したりしたものであってもよい。また、現在のデジタルツインをコピーや融合、交換したりして仮想ＤＴを作成する場合だけでなく、過去のデジタルツインをコピーや融合、交換したりして仮想ＤＴを作成することもできる。また、シミュレーションの際には、リアルタイムに収集されたデータを用いることもできるし、過去に収集されたデータを用いることもできるし、架空の情報を表すデータを用いることもできる。
このため、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、仮想ＤＴを配置したサンドボックス内で様々なシミュレーションを行うことが可能となり、新たな価値創造や様々な問題の課題解決等を支援することが可能になる。
なお、上述したサンドボックスのテンプレートを作成するために、記憶部１０４に記憶されているデジタルツインについて、時間と空間や空間の範囲、社会的な関係性等の個体情報、デジタルツインの属性等を用いたクエリにより検索し、検索結果の全て又は適宜取捨選択された一部を指定した仮想ＤＴに対して、テンプレートを示すＩＤを付与してテンプレートとするテンプレート作成機能が設けられていてもよい。サンドボックスのテンプレートを指定するクエリとして空間中の道路や建造物だけでなく、空間中の建造物等との関係性や、位置情報・行動履歴から空間との関連性を指定し、検索結果として得られた生物や物体のデジタルツインを仮想ＤＴとして設定してもよい。また、人間の体内や物体の内部構造等をクエリとし、検索結果として得られたデジタルツインのＤＴモデルの一部の階層やＤＴデータの一部から仮想ＤＴを設定してもよいし、天気や気象条件等の環境条件をクエリとし、検索結果として得られたデジタルツインから仮想ＤＴを設定してもよい。
サンドボックスのテンプレートは、サンドボックスの仮想ＤＴや時空間の条件として、任意の時間や空間、環境条件を変更・設定する機能を有していてもよく、更にこれらの任意の時間や空間、環境条件は、シミュレーションの開始後、一定の時間の経過や仮想ＤＴの状態が予め定められた条件に合致した場合等に設定・変更されるように設定されてもよい。
更に、テンプレート作成機能は、サンドボックスやサンドボックスのテンプレート作成時に、デジタルツインに対するデジタルツイン演算を適用したり、既存のサンドボックスやサンドボックスのテンプレートに対して第２のデジタルツイン演算を適用したりするデジタルツイン演算機能を有していてもよい。また、テンプレート作成機能は、テンプレートを示すＩＤの付与の代わりに、サンドボックスを示すＩＤを付与することで、サンドボックス作成機能として用いられてもよい。
このように、サンドボックスやサンドボックスのテンプレートを作成できるようにすることで、様々なシミュレーションを行うための設定作業を軽減させることができる。
＜応用例＞
以降では、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０の応用例について説明する。
≪応用例１≫
まず、仮想ＤＴを用いたコミュニケーションへの応用例について、図５を参照しながら説明する。図５は、コミュニケーションへの応用例を説明するための図である。
（１）本発明の実施の形態は、過去や未来の自分とのコミュニケーションに応用することが可能である。すなわち、例えば、過去や未来の任意の時刻における自己のデジタルツインから仮想ＤＴをデジタルツイン演算により作成し、この仮想ＤＴをサンドボックス内に配置する。そして、自己の発話内容等を示すデータをＤＴデータとしてリアルタイムに仮想ＤＴに入力しながらサンドボックスを実行する。これにより、過去や未来の自分のとの対話が可能となり、例えば、自己理解や自己に関する新たな発見の契機となり学習や成長を促すことができると考えられる。なお、このとき、自己のデジタルツインではなく、他者のデジタルツインから仮想ＤＴを作成することで、過去や未来の他者とのコミュニケーションが可能となる。
（２）本発明の実施の形態は、実在しない人とのコミュニケーションに応用することが可能である。すなわち、例えば、故人や架空のキャラクターのデジタルツインから仮想ＤＴをデジタルツイン演算により作成し、この仮想ＤＴをサンドボックス内に配置する。そして、自己の発話内容等を示すデータをＤＴデータとしてリアルタイムに仮想ＤＴに入力しながらサンドボックスを実行する。これにより、故人や架空のキャラクターとの対話が可能となり、故人や架空のキャラクターの経験を活用したり、新たなひらめきを得たり、コミュニケーション欲求を充足させたりすること等が可能となる。
なお、このとき、自己のデジタルツインに対応する仮想ＤＴと、故人や架空のキャラクターのデジタルツインに対応する仮想ＤＴとの間でコミュニケーションを行って、そのコミュニケーションの結果を示す情報（又は、コミュニケーションの過程を示す情報）をフィードバック情報として現実の人の利用する機器２０に送信してもよい。
（３）本発明の実施の形態は、仮想ＤＴを介した人同士のコミュニケーションに応用することが可能である。すなわち、例えば、或る人のデジタルツインと別の或る人のデジタルツインとからそれぞれ仮想ＤＴをデジタルツイン演算により作成し、これらの仮想ＤＴをサンドボックス内に配置する。そして、或るＤＴデータ（例えば、過去のＤＴデータや架空の情報を示すＤＴデータ、リアルタイムに収集されたデータに基づくＤＴデータ等）を仮想ＤＴに入力しながらサンドボックスを実行し、この実行結果を示すデータ（又は、実行中における各種処理の結果を示すデータ）等を現実の人が利用する機器２０にフィードバック情報として送信する。サンドボックス内では仮想ＤＴ同士のコミュニケーションが現実の人同士のコミュニケーションよりも高速に行うことができるため、コミュニケーション結果を即座に得ることが可能となる。このため、例えば、或る議題について仮想ＤＴ同士で先行して議論させたり、仮想ＤＴ同士で知識交換を行ったりすること等ができ、現実の人同士の意思伝達を支援したり、相互理解を支援したりすること等が可能となる。
（４）本発明の実施の形態は、集団でのコミュニケーションに応用することが可能である。すなわち、例えば、或る集団に属する人それぞれのデジタルツインから仮想ＤＴをデジタルツイン演算によりそれぞれ作成し、これらの仮想ＤＴをサンドボックス内に配置する。そして、或るＤＴデータ（例えば、過去のＤＴデータや架空の情報を示すＤＴデータ、リアルタイムに収集されたデータに基づくＤＴデータ等）を仮想ＤＴに入力しながらサンドボックスを実行し、この実行結果を示すデータ（又は、実行中における各種処理の結果を示すデータ）等を当該集団に属する人が利用する機器２０にフィードバック情報として送信する。これにより、例えば、或る議題について仮想ＤＴ同士で先行して議論させたり、仮想ＤＴ同士で知識交換を行ったり、集団内で合意形成を行ったり、集団の最適化を行ったりすること等ができ、現実の集団内の意思伝達を支援したり、相互理解を支援したりすること等が可能となる。
（５）本発明の実施の形態は、集団間でのコミュニケーションに応用することが可能である。すなわち、例えば、或る集団に属する人のデジタルツインと別の或る集団に属する人のデジタルツインとからそれぞれ仮想ＤＴをデジタルツイン演算により作成し、これらの仮想ＤＴをサンドボックス内に配置する。そして、或るＤＴデータ（例えば、過去のＤＴデータや架空の情報を示すＤＴデータ、リアルタイムに収集されたデータに基づくＤＴデータ等）を仮想ＤＴに入力しながらサンドボックスを実行し、この実行結果を示すデータ（又は、実行中における各種処理の結果を示すデータ）等を当該集団に属する人が利用する機器２０にフィードバック情報として送信する。これにより、例えば、或る議題について仮想ＤＴ同士で先行して議論させたり、仮想ＤＴ同士で知識交換を行ったり、集団間で合意形成を行ったり、集団間の最適化を行ったりすること等ができ、現実の集団間の意思伝達を支援したり、相互理解を支援したりすること等が可能となる。
≪応用例２≫
本発明の実施の形態は、疑似的な体験や仮想的な実験等に応用することが可能である。例えば、母国語しか話せない人のデジタルツインに対して、外国語を話す人のデジタルツインの言語モデルを設定した仮想ＤＴを「設定演算」により作成することで、当該外国語も話すことが可能な仮想ＤＴを作成することができる。このため、サンドボックスを実行することで、外国語も話せる自分を疑似的に体験することが可能となる。また、例えば、人のデジタルツインに対して、カメラの光学ズーム機能を実現するＤＴモデルを設定した仮想ＤＴを「設定演算」により作成することで、光学ズーム機能を自身の視覚として体験可能な仮想ＤＴを作成することができる。このため、サンドボックスを実行することで、光学ズーム機能を自身の視覚として疑似的に体験することが可能となる。
≪応用例３≫
本発明の実施の形態は、人の高度な技能等を疑似的に体験したり、ロボットの制御に組み込んだりする応用が可能である。例えば、自己のデジタルツインやロボットのデジタルツインに対して、プロのスポーツ選手やプロの料理人等のデジタルツインのＤＴモデルを設定した仮想ＤＴを「設定演算」により作成することで、プロのスポーツ選手の技能やプロの料理人の技能等を獲得した仮想ＤＴを作成することができる。このため、例えば、プロとの技能の違いから自身の技能を高める等の練習を行うことができたり、プロの技能と同等の技能を獲得したロボットの制御を行ったりすることが可能となる。
＜ハードウェア構成＞
最後に、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０のハードウェア構成について、図６を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。
図６に示すように、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、入力装置５０１と、表示装置５０２と、外部Ｉ／Ｆ５０３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５０４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５０５と、プロセッサ５０６と、通信Ｉ／Ｆ５０７と、補助記憶装置５０８とを有する。これら各ハードウェアは、それぞれがバスＢを介して通信可能に接続されている。
入力装置５０１は、例えばキーボードやマウス、タッチパネル等である。表示装置５０２は、例えばディスプレイ等である。なお、デジタルツイン演算装置１０は、入力装置５０１及び表示装置５０２の少なくとも一方を有していなくてもよい。
外部Ｉ／Ｆ５０３は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、例えば、ＣＤやＤＶＤ、ＳＤメモリカード、ＵＳＢメモリカード等の記録媒体５０３ａがある。デジタルツイン演算装置１０は、外部Ｉ／Ｆ５０３を介して、記録媒体５０３ａの読み取りや書き込み等を行うことができる。なお、記録媒体５０３ａには、例えば、デジタルツイン演算装置１０が有する各機能部（インタラクション部１０１、デジタルツイン管理部１０２及び演算部１０３等）を実現する１以上のプログラム等が記録されていてもよい。
ＲＡＭ５０４は、揮発性の半導体メモリである。ＲＯＭ５０５は、不揮発性の半導体メモリである。プロセッサ５０６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の各種演算装置である。デジタルツイン演算装置１０が有する各機能部は、例えば、補助記憶装置５０８等に格納された１以上のプログラムがプロセッサ５０６に実行させる処理により実現される。なお、プロセッサ５０６は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等であってもよい。
通信Ｉ／Ｆ５０７は、デジタルツイン演算装置１０を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。デジタルツイン演算装置１０が有する各機能部を実現する１以上のプログラムは、例えば、通信Ｉ／Ｆ５０７を介して、所定のサーバ装置等から取得（ダウンロード）されてもよい。
補助記憶装置５０８は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。補助記憶装置５０８には、例えば、ＯＳ（Operating System）や当該ＯＳ上で各種機能を実現するアプリケーションプログラム、デジタルツイン演算装置１０が有する各機能部を実現する１以上のプログラム等がある。
また、デジタルツイン演算装置１０が有する記憶部１０４は、補助記憶装置５０８を用いて実現可能である。ただし、当該記憶部１０４は、例えば、デジタルツイン演算装置１０と通信ネットワークを介して接続される記憶装置等を用いて実現されていてもよい。
本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０は、図６に示すハードウェア構成を有することにより、上述した各種処理を実現することができる。なお、図６では、本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０が１台の装置（コンピュータ）で実現されている場合を示したが、これに限られない。本発明の実施の形態におけるデジタルツイン演算装置１０が複数台の装置（コンピュータ）で実現されていてもよい。また、１台の装置（コンピュータ）には、複数のプロセッサ５０６や複数のメモリ（ＲＡＭ５０４やＲＯＭ５０５、補助記憶装置５０８等）が含まれていてもよい。
本発明は、具体的に開示された上記の実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、組み合わせ等が可能である。
１０ デジタルツイン演算装置
２０ 機器
３０ サービス提供システム
１０１ インタラクション部
１０２ デジタルツイン管理部
１０３ 演算部
１０４ 記憶部

Claims (6)

  1. 現実の生物に関する情報を取得すると共に前記生物に対して情報を出力可能な機器と通信可能に接続されるデジタルツイン演算装置であって、
    任意の時刻において前記生物が有する１つ以上の機能をそれぞれ定義した１以上のモデルと、前記モデルに入力されることで前記生物の機能を実現する第１のデータを構成要素として含む１以上の第２のデータとが含まれる第１のデジタルツインを記憶部に記憶させる記憶手段と、
    前記記憶部に記憶されている１つ以上の第１のデジタルツインを演算対象として所定の第１の演算を行うことで、１つ以上の第２のデジタルツインを作成する第１の演算手段と、
    前記機器から前記生物に関する情報を示す第３のデータを収集する収集手段と、
    所定の時間軸が設定されたサンドボックス内に前記第２のデジタルツインを配置し、前記時間軸に従って前記第２のデジタルツインに含まれるモデルに対して前記第３のデータを入力することで、前記第２のデジタルツインが表す生物の機能を前記サンドボックス内で実現する演算を実行する実行手段と、
    前記実行手段によって前記サンドボックス内で実現された前記生物の機能を表す情報を、フィードバック情報として前記機器に出力する出力手段と、
    を有することを特徴とするデジタルツイン演算装置。
  2. 前記所定の第１の演算には、
    任意の時刻における第１のデジタルツインに含まれる１以上のモデル又は／及び１以上のデータを設定した第２のデジタルツインを作成する設定演算と、
    任意の時刻における第１のデジタルツインに含まれる１以上のモデル及び１以上のデータを複製した１以上の第２のデジタルツインを作成する複製演算と、
    任意の時刻における複数の第１のデジタルツインそれぞれに含まれる１以上のモデル及び１以上のデータを組み合わせた第２のデジタルツインを作成する融合演算と、が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載のデジタルツイン演算装置。
  3. 前記設定演算には、
    複数の第１のデジタルツイン同士で一部のモデル及び一部のデータを交換した第２のデジタルツインを作成する交換演算と、
    第１のデジタルツインに含まれるデータのうち、所定のデータを匿名化条件に応じて匿名化した第２のデジタルツインを作成する匿名化演算と、が含まれる、ことを特徴とする請求項２に記載のデジタルツイン演算装置。
  4. １つ以上の前記第２のデジタルツインを演算対象として所定の第２の演算を行うことで、１つ以上の新たな第２のデジタルツインを作成する第２の演算手段を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のデジタルツイン演算装置。
  5. 現実の生物に関する情報を取得すると共に前記生物に対して情報を出力可能な機器と通信可能に接続されるデジタルツイン演算装置が、
    任意の時刻において前記生物が有する１つ以上の機能をそれぞれ定義した１以上のモデルと、前記モデルに入力されることで前記生物の機能を実現する第１のデータを構成要素として含む１以上の第２のデータとが含まれる第１のデジタルツインを記憶部に記憶させる記憶手順と、
    前記記憶部に記憶されている１つ以上の第１のデジタルツインを演算対象として所定の第１の演算を行うことで、１つ以上の第２のデジタルツインを作成する第１の演算手順と、
    前記機器から前記生物に関する情報を示す第３のデータを収集する収集手順と、
    所定の時間軸が設定されたサンドボックス内に前記第２のデジタルツインを配置し、前記時間軸に従って前記第２のデジタルツインに含まれるモデルに対して前記第３のデータを入力することで、前記第２のデジタルツインが表す生物の機能を前記サンドボックス内で実現する演算を実行する実行手順と、
    前記実行手順によって前記サンドボックス内で実現された前記生物の機能を表す情報を、フィードバック情報として前記機器に出力する出力手順と、
    を実行することを特徴とするデジタルツイン演算方法。
  6. コンピュータを、請求項１乃至４の何れか一項に記載のデジタルツイン演算装置における各手段として機能させるためのプログラム。
JP2021524643A 2019-06-07 2019-06-07 デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラム Active JP7384201B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/022765 WO2020246032A1 (ja) 2019-06-07 2019-06-07 デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法、プログラム及びデータ構造

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020246032A1 JPWO2020246032A1 (ja) 2020-12-10
JP7384201B2 true JP7384201B2 (ja) 2023-11-21

Family

ID=73653167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021524643A Active JP7384201B2 (ja) 2019-06-07 2019-06-07 デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220253321A1 (ja)
EP (1) EP3982260A4 (ja)
JP (1) JP7384201B2 (ja)
CN (1) CN113906387A (ja)
AU (1) AU2019449128B2 (ja)
WO (1) WO2020246032A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4055551A4 (en) * 2019-11-05 2023-12-06 Strong Force VCN Portfolio 2019, LLC CONTROL TOWER AND BUSINESS MANAGEMENT PLATFORM FOR VALUE CHAIN NETWORKS
WO2022208723A1 (ja) * 2021-03-31 2022-10-06 日本電信電話株式会社 情報処理装置、情報処理方法、及び、情報処理プログラム
JPWO2023032226A1 (ja) * 2021-09-06 2023-03-09
CN113850424A (zh) * 2021-09-17 2021-12-28 中控智网(北京)能源技术有限公司 工业策略处理方法、装置、设备及存储介质
WO2023058132A1 (ja) * 2021-10-05 2023-04-13 日本電信電話株式会社 シミュレーションレイヤ選択装置、シミュレーションレイヤ選択方法およびシミュレーションレイヤ選択プログラム
CN114212609B (zh) * 2021-12-15 2023-11-14 北自所(北京)科技发展股份有限公司 一种数字孪生纺织成套装备卷装作业方法
WO2023228326A1 (ja) * 2022-05-25 2023-11-30 株式会社ビジョン＆Ｉｔラボ デジタルツインの管理システム
CN115759509B (zh) * 2022-11-11 2023-10-31 北京航空航天大学 复杂系统级数字孪生运行虚实一致性判定与交互方法
CN115982700B (zh) * 2023-03-21 2023-06-23 北京快成科技有限公司 一种数字孪生系统权限控制方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009162597A (ja) 2007-12-29 2009-07-23 Omron Corp Ｘ線断層撮影のシミュレーション方法およびシミュレーション用のプログラム
US20180203959A1 (en) 2017-01-13 2018-07-19 Fedem Technology As Virtual sensor for virtual asset
US20180231962A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 General Electric Company Sensing and computing control system for shaping precise temporal physical states
JP2018205951A (ja) 2017-06-01 2018-12-27 株式会社コロプラ 仮想空間を提供するためにコンピュータで実行される方法、プログラム、および、情報処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0736696A (ja) * 1993-07-20 1995-02-07 Fujitsu Ltd オブジェクト指向データ処理システム
JPH11250283A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Ines Corp オブジェクト表現システム
JP6550678B2 (ja) 2016-05-27 2019-07-31 日本電信電話株式会社 行動決定装置、未来予測モデル学習装置、ネットワーク学習装置、方法、及びプログラム
WO2018183275A1 (en) * 2017-03-27 2018-10-04 Siemens Aktiengesellschaft System for automated generative design synthesis using data from design tools and knowledge from a digital twin graph
US20190102494A1 (en) * 2017-10-03 2019-04-04 Endurica, LLC System for tracking incremental damage accumulation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009162597A (ja) 2007-12-29 2009-07-23 Omron Corp Ｘ線断層撮影のシミュレーション方法およびシミュレーション用のプログラム
US20180203959A1 (en) 2017-01-13 2018-07-19 Fedem Technology As Virtual sensor for virtual asset
US20180231962A1 (en) 2017-02-10 2018-08-16 General Electric Company Sensing and computing control system for shaping precise temporal physical states
JP2018205951A (ja) 2017-06-01 2018-12-27 株式会社コロプラ 仮想空間を提供するためにコンピュータで実行される方法、プログラム、および、情報処理装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
斎藤 昌義，"現実世界をデータ化し、データを使って現実世界をより良くする"，未来を味方にする技術 これからのビジネスを創るＩＴの基礎の基礎，第1版，株式会社技術評論社，2017年，pp. 172-176，ISBN 978-4-7741-8647-4

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020246032A1 (ja) 2020-12-10
AU2019449128A1 (en) 2022-01-06
US20220253321A1 (en) 2022-08-11
EP3982260A4 (en) 2022-12-28
AU2019449128B2 (en) 2023-09-21
EP3982260A1 (en) 2022-04-13
JPWO2020246032A1 (ja) 2020-12-10
CN113906387A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7384201B2 (ja) デジタルツイン演算装置、デジタルツイン演算方法及びプログラム
Wang et al. Human digital twin (HDT) driven human-cyber-physical systems: Key technologies and applications
Riener et al. Introduction to virtual reality in medicine
Hayhurst How augmented reality and virtual reality is being used to support people living with dementia—design challenges and future directions
McCosker et al. Automating vision: The social impact of the new camera consciousness
Harriott et al. Modeling human performance for human–robot systems
Castellani et al. Place and health as complex systems: A case study and empirical test
JP7359941B2 (ja) 仮想現実および拡張現実のためのシステムおよび方法
Hauer Importance and limitations of AI ethics in contemporary society
Murai et al. Dynamic skin deformation simulation using musculoskeletal model and soft tissue dynamics
Selin et al. Emergency exit planning and simulation environment using gamification, artificial intelligence and data analytics
JP6928348B2 (ja) 脳活動予測装置、知覚認知内容推定システム、及び脳活動予測方法
Scataglini et al. Moving statistical body shape models using blender
AU2021265107A1 (en) Systems and methods for augmented-or virtual reality-based decision-making simulation
Novikova et al. It’s not the way you look, it’s how you move: validating a general scheme for robot affective behaviour
JP2018190318A (ja) データ収集装置及び学習装置
Samad et al. A multi-agent framework for cloud-based management of collaborative robots
Gironacci et al. A Recommender System of Extended Reality Experiences
Tchitchigin et al. Robot dream
KR20210148877A (ko) 전자 장치 및 이의 제어 방법
CN113822439A (zh) 任务预测方法、装置、设备及存储介质
Arsiwalla et al. Latent morality in algorithms and machines
KR102490320B1 (ko) 3d 신체 모델을 이용한 사용자 맞춤형 제품 및 행동 추천 방법, 장치 및 시스템
Cassenti Advances in Human Factors in Simulation and Modeling: Proceedings of the AHFE 2018 International Conferences on Human Factors and Simulation and Digital Human Modeling and Applied Optimization, Held on July 21–25, 2018, in Loews Sapphire Falls Resort at Universal Studios, Orlando, Florida, USA
Baird et al. Responsible and representative multimodal data acquisition and analysis: on auditability, benchmarking, confidence, data-reliance & explainability

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230626

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231010

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231023

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7384201

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150