WO2020246032A1 - 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 - Google Patents

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WO2020246032A1
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digital twin
data
sandbox
digital
model
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PCT/JP2019/022765
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飯田　恭弘
龍太郎 川村
花舘　蔵之
航哉 森
中村　高雄
重邦 近藤
幸生 小池
宏 小川
博 坂井
田中　裕之
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日本電信電話株式会社
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    • 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
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a digital twin arithmetic unit, a digital twin arithmetic method, a program, and a data structure.
  • Digital Twin A technology called Digital Twin has been known for some time.
  • Digital twins are used mainly in the manufacturing field, and are digital information that reproduces real objects (for example, machine parts) in a digital space.
  • a digital twin By using a digital twin, it is possible to grasp an event or the like occurring in a real object in real time, and therefore, it is utilized for improving the quality of products, for example.
  • Patent Document 1 describes a technique for determining the behavior of a moving object.
  • the conventional digital twin is digital information that reproduces a real thing in the digital space, and it was not intended to reproduce a real creature (including a person) in the digital space.
  • the conventional digital twin is a reproduction of an object that actually exists.
  • the digital twins are fused with each other, or some of the components are exchanged between the digital twins. was not considered to extend the digital twin of non-existent objects and creatures.
  • the digital twin arithmetic unit is input to one or more models in which one or more functions possessed by an individual at an arbitrary time are defined, and to the model.
  • a first calculation means for creating one or more second digital twins and a predetermined time axis are set.
  • the second digital twin is arranged in the sand box, and has an execution means for executing an operation for realizing the function of the individual represented by the second digital twin in the sand box according to the time axis. It is a feature.
  • the target range of digital twins can be expanded.
  • the digital twin created by the digital twin operation will be referred to as “virtual digital twin” or “virtual DT”.
  • the digital twin that is the calculation target of the digital twin operation is simply referred to as “digital twin” or "DT”.
  • the digital twin to be calculated by the digital twin operation is assumed to be a digital twin of an object or a living thing that actually exists, but is not necessarily limited to this, and a digital twin of an object or an organism that does not actually exist (for example, A fictitious product digital twin, a fictitious person's digital twin, a deceased's digital twin, etc.) may be included.
  • the object may include not only tangible objects (for example, machines, vehicles, buildings, structures, materials, natural objects, etc.) but also intangible objects (for example, electricity, light, heat, etc.).
  • the organism may include viruses and the like as well as animals (including humans), fungi, plants, archaea and bacteria.
  • objects and organisms are collectively referred to as "individuals”.
  • the digital twin arithmetic unit 10 arranges a virtual DT in a virtual space-time called a sandbox, and performs an execution operation of this sandbox (that is, advances or returns time). It is possible to realize various simulations and services by performing the calculation).
  • -Digital twin or DT Digital information that reproduces an individual (object or organism), and is realized by one or more models and one or more data including data that can be input to these models.
  • An ID digital twin ID
  • the digital twin is associated with information indicating whether it represents an object or a living thing as an attribute.
  • DT model the model that realizes the digital twin
  • DT data the data including the data that can be input to the DT model
  • -DT model Digital information that defines specific functions of the digital twin at any time (in other words, changes in the behavior and state of the digital twin).
  • the DT model takes DT data corresponding to the DT model as an input and outputs the result of processing for realizing a specific function.
  • the DT model is given an ID (model ID) that identifies the DT model in the digital twin (therefore, the DT model is uniquely identified by the pair of the digital twin ID and the model ID).
  • ID model ID
  • these DT models for example, a predefined function, a rule-based model, an estimation model created by a method such as machine learning, or the like can be used.
  • ⁇ DT data Data for realizing a specific function of the digital twin at an arbitrary time. These DT data are collected, for example, by sensing an individual with a sensor or the like.
  • the DT data is associated with the model ID of the DT model that inputs the DT data.
  • the DT data may be associated with a plurality of model IDs (that is, a certain DT data may be an input of a plurality of DT models). Further, the DT data may include data that is not input to the DT model (for example, a digital twin ID or the like).
  • -Virtual digital twin or virtual DT Digital information created by performing digital twin operations on the digital twin, and is placed in the sandbox. Similar to the digital twin, the virtual digital twin is realized by one or more DT models and one or more DT data including data that can be input to these DT models in the configuration. Further, the virtual digital twin is associated with the sandbox in which the virtual DT is arranged, and an ID (virtual digital twin ID) for identifying the virtual DT is assigned in the sandbox.
  • ID virtual digital twin ID
  • Digital twin calculation This is a calculation for creating a virtual digital twin from a digital twin.
  • the digital twin operation can be roughly divided into three types: "setting operation”, “replication operation”, and “fusion operation”.
  • setting operation For example, in the duplication operation, one or more virtual digital twins are created by copying the digital twins as they are. Further, there may be an operation of creating a virtual digital twin from a virtual digital twin. Details of these operations will be described later.
  • Sandbox A virtual space-time where a virtual DT is placed.
  • the virtual DT placed in this sandbox is executed (that is, DT data is input to the DT model of the virtual DT according to the change of time, and this DT is executed. Specific functionality is achieved by the model.)
  • An ID (sandbox ID) for identifying this sandbox is assigned to the sandbox.
  • Sandbox execution operation An operation for executing a sandbox.
  • the time in the sandbox changes, and the virtual DT is executed according to this change.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of the digital twin arithmetic unit 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the digital twin arithmetic unit 10 has an interaction unit 101, a digital twin management unit 102, an arithmetic unit 103, and a storage unit 104.
  • the interaction unit 101 collects data from the device 20 and outputs data indicating the sandbox execution result (or the result of various processes during the sandbox execution) to the device 20 as feedback information. At this time, the interaction unit 101 converts the data collected from the device 20 into a predetermined data format, or converts the data into a data format corresponding to the device 20 before outputting the data to the device 20. The conversion process may be performed. That is, the interaction unit 101 converts the data collected from the device 20 into a data format that can be input by the DT model of the digital twin, or the data format that the device 20 can input before outputting the data to the device 20. It may be converted to.
  • the device 20 for which the interaction unit 101 collects data is various devices that acquire various information from objects, living things, the environment, etc. in the real world.
  • various sensors that sense individuals and the environment, smartphones used by humans, digital cameras that capture the environment around objects and living things, wearable devices worn by living things such as humans, and objects in vehicles.
  • Examples thereof include an in-vehicle device in a certain case, a control device for controlling another device (including a BMI (Brain-Machine Interface) that controls another device using brain waves of a human being, etc.) and the like.
  • BMI Brain-Machine Interface
  • Information acquired from these devices 20 includes, for example, involuntary human physical information (characteristics including physical appearance / shape such as height and weight, heart rate, blood pressure, brain wave, body temperature, sweating amount, etc.).
  • (State) psychological information (emotion, thinking, psychological state, etc.), exercise information (voluntary movements and movements such as gestures, gestures, walking speed, behavior, behavior, etc.), individual information (age, gender, nationality, occupation, etc.)
  • Social attributes such as, relationships with other people such as family relationships and colleague relationships, memories, etc.), environmental information on the surrounding environment of people (temperature and humidity of the surrounding environment, weather, weather, etc.).
  • the information acquired from an object differs depending on the type of the object and the like.
  • the device 20 to which the data is output by the interaction unit 101 is various devices that control an individual or environment in the real world and provide some information to the individual.
  • control devices that control various machines (vehicles, manufacturing devices, robots, etc.), displays that provide images to people, speakers that provide audio to people, etc.
  • These include VR devices that provide a VR (Virtual Reality) environment, control devices that control other devices (including BMI, etc.), and the like.
  • the data output to these devices 20 is data indicating the execution result of the sandbox (or the result of various processes during the execution of the sandbox), and is, for example, control based on the simulation result in the sandbox.
  • Information, prediction information based on the simulation result in the sandbox, voice information spoken by the virtual DT in the sandbox, and the like can be mentioned.
  • the data collected by the interaction unit 101 (or the data obtained by converting the data format of this data) is stored in the storage unit 104 as DT data.
  • the interaction unit 101 stores the DT data in the storage unit 104 in association with the digital twin ID of the digital twin that is the storage destination of the DT data.
  • an identifier may be added to the DT data, and the pair may be stored in the storage unit 104 in association with the pair of the digital twin ID of the digital twin and the DT data ID of the DT data.
  • the DT data ID is an ID that identifies the DT data.
  • the data indicating the execution result of the sandbox (or the result of various processes during the execution of the sandbox) is stored in the storage unit 104 by the calculation unit 103 described later. Therefore, the interaction unit 101 reads data indicating the execution result of the sandbox (or the result of various processes during the execution of the sandbox) from the storage unit 104 and outputs the data to the corresponding device 20 (for example, via a communication network). Send).
  • the digital twin management unit 102 manages the digital twin stored in the storage unit 104.
  • the storage unit 104 stores digital twins of various individuals.
  • the digital twin is realized by one or more DT models and one or more DT data.
  • a person's digital twin includes a personality model in which the person's personality is defined, a thought / behavior model in which the person's thoughts and actions are defined, and an ability model in which the person's ability is defined. It is realized by DT data for each DT model.
  • a person's digital twin has a DT model in which the person's personality, thoughts, behaviors, abilities, etc. are defined, and DT data (for example, physical information, psychological information, exercise information, etc.) input to these DT models. It is realized by individual information, environmental information, etc.).
  • various DT models may be included in the human digital twin.
  • the above personality model, thinking / behavior model, and ability model may be realized by a DT model of a lower concept.
  • the personality model may be realized by a personality model in which a person's personality is defined and a value model in which a person's values are defined.
  • the thinking / behavior model may be realized by an emotion model in which a person's emotions are defined and a behavioral tendency model in which a person's behavioral tendency is defined.
  • the ability model may be defined by a knowledge model in which human knowledge is defined, a language model in which human linguistic ability is defined, and a perception model in which human perception is defined. ..
  • these DT models may be realized by the DT model of a further subordinate concept. That is, the DT model that realizes the digital twin may have a hierarchical structure.
  • one person's digital twin is realized by a personality model, a thought / behavior model, and an ability model, while another person's digital twin is realized by a personality model and a thought / behavior model. May be good.
  • the digital twin includes the time as a parameter. Therefore, one digital twin can realize the function at an arbitrary time with the time as a parameter.
  • the data collected by the interaction unit 101 (or the data obtained by converting the data format of this data) is stored in the storage unit 104 as DT data.
  • the digital twin stored in the storage unit 104 is updated as the state of the actual individual corresponding to the digital twin changes.
  • the heart rate measured by a real person is stored as DT data in the storage unit 104 in association with the digital twin ID of the person's digital twin.
  • the digital twin is updated to a digital twin that reflects the heart rate of a real person.
  • the storage unit 104 also stores various information about the digital twin for each digital twin. For example, information that identifies an actual individual corresponding to a digital twin (for example, user ID, object ID, etc.), relationship with another digital twin (for example, a finished product between the digital twin and another digital twin).
  • the data format of the DT data input by the DT model that realizes the digital twin and the output by the DT model are related to the parts, the relationship between the digital twin and the other digital twin is a host and a parasite, etc.) Examples include the data format of the data. This information can be defined in any format, for example, an ontology can be used.
  • the arithmetic unit 103 creates virtual DTs by performing digital twin arithmetic in response to a request from the service providing system 30, or arranges these virtual DTs in the sandbox to perform sandbox execution operations. ..
  • the service providing system 30 is a server or a group of servers that provides a service using data indicating the execution result of the sandbox, data indicating the results of various processes during the execution of the sandbox, and the like.
  • various simulations can be performed by placing a virtual DT in the sandbox and executing the sandbox.
  • a traffic simulation can be performed by creating a virtual DT of a car, a person, a road, or the like and arranging it in a sandbox.
  • an urban space simulation can be performed by creating a virtual DT of a building or a person and arranging it in a sandbox.
  • a group decision-making simulation can be performed by creating a virtual DT of people and arranging them in a sandbox so that the people can make a desired decision. Note that these are just examples, and various simulations can be performed by arranging the virtual DT in the sandbox and executing the sandbox.
  • the digital twin is stored in the storage unit 104. Further, a time is associated with the digital twin, and at least the digital twin at the time indicating the present is stored in the storage unit 104. However, in addition to the time indicating the present, the digital twin of the time indicating the past may be stored in the storage unit 104. That is, the storage unit 104 may store, for example, the history of the digital twin from the creation of the digital twin to the present. At this time, the DT model and the DT data of the digital twin may be different or the same depending on the time. For example, in a person's past digital twin and present digital twin, the ability model and the DT data input by this ability model may be different.
  • the storage unit 104 also stores data indicating the execution result of the sandbox and data indicating the results of various processes during the execution of the sandbox. In addition to these, various data necessary for executing the sandbox and the like are stored in the storage unit 104.
  • the history of the digital twin is stored in the storage unit 104, but when the attribute of the digital twin is "thing", it may not be necessary to associate it with the time.
  • the digital twin is invariant even if the time changes or can be regarded as invariant (for example, a digital twin of a building, a mountain, or a planet), it is not necessary to associate the digital twin with the time.
  • the configuration of the digital twin arithmetic unit 10 shown in FIG. 1 is an example, and may be another configuration.
  • the digital twin arithmetic unit 10 is composed of a first apparatus having an interaction unit 101, a second apparatus having a digital twin management unit 102 and a storage unit 104, and a third apparatus having an arithmetic unit 103. You may be.
  • the digital twin operation is an operation for creating a virtual DT from the digital twin.
  • the digital twin operation can be roughly divided into three types: "setting operation”, “replication operation”, and “fusion operation”.
  • “Setting operation” is an operation to create a virtual DT with a digital twin DT model or DT data set at an arbitrary time (or a virtual DT that has already created a digital twin DT model or DT data at an arbitrary time. Calculation to set).
  • the “duplication operation” is an operation of copying a digital twin DT model and DT data at an arbitrary time to create a virtual DT.
  • the “fusion operation” is an operation for creating a virtual DT that combines a DT model of a digital twin at an arbitrary time and DT data.
  • setting calculation can be divided into “setting”, “exchange”, and “anonymization”.
  • Setting is the most basic operation of “setting operation”, and is an operation to set a digital twin DT model or DT data at an arbitrary time as it is in a virtual DT (or a digital twin DT at an arbitrary time). It is an operation to set the model and DT data as they are in the already created virtual DT).
  • Exchange is an operation of creating a virtual DT in which a DT model or DT data is exchanged between a plurality of digital twins.
  • Anonymization is a special case of "setting”, and is an operation of anonymizing DT data related to individual information among DT data copied to virtual data according to a given anonymization condition.
  • DT data related to individual identifiable information or individual information may be processed or deleted, or virtual DT may be added to DT data related to individual identifiable information or individual information. It may be inaccessible. Furthermore, based on indexes such as usefulness and anonymity required for virtual DT and simulation performed using virtual DT, processing such as addition of noise to DT data, replacement of DT data, or these processes are performed. It may be realized by performing the combined processing.
  • the virtual DT may be created by copying the DT model or DT data of the digital twin, or the DT of the digital twin to be calculated may be created with respect to the virtual DT. Access rights to the model and DT data may be granted.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining an example of digital twin operation (exchange).
  • the digital twins to be calculated are referred to as "digital twin A” and "digital twin B". It is assumed that the digital twin A is realized by the DT model A 1 , the DT model A 2 , the DT data a 11 , the DT data a 12 , the DT data a 21, and the DT data a 22 . Further, it is assumed that the digital twin B is realized by the DT model B 1 , the DT model B 2 , the DT data b 11 , the DT data b 12 , the DT data b 21, and the DT data b 22 .
  • a virtual DT is created by exchanging the DT model and the DT data between the digital twin A and the digital twin B. ..
  • a virtual digital twin A and a DT model B realized by DT model A 1 , DT model B 2 , DT data a 11 , DT data a 12 , DT data b 21 , and DT data b 22.
  • DT model A 2 , DT data b 11 , DT data b 12 , DT data a 21, and a virtual digital twin B realized by DT data a 22 are created.
  • the DT model and DT data that realize the virtual DT are specified as the calculation conditions for the "exchange" operation. That is, which DT model and DT data are exchanged between the digital twin A and the digital twin B to create the virtual DT is specified as a calculation condition of the "exchange" operation. Further, in the example shown in FIG. 3A, the case where the virtual DT is realized by the DT model and the DT data is shown, but as described above, the virtual DT is given the access right to the DT model and the DT data. May be good.
  • FIG. 3B is a diagram for explaining an example of digital twin operation (replication).
  • the digital twin to be calculated is defined as "digital twin A", and the digital twin A includes DT model A 1 , DT model A 2 , DT data a 11 , and DT data a 12 . It shall be realized by the DT data a 21 and the DT data a 22 .
  • one or more virtual DTs in which the DT model of the digital twin A and the DT data are copied as they are are created.
  • the example shown in FIG. 3B shows the case where three virtual DTs are created.
  • the number of virtual DTs to be created is specified as a calculation condition of "replication operation". Further, in the example shown in FIG. 3B, the case where the virtual DT is realized by the DT model and the DT data is shown, but as described above, the virtual DT is given the access right to the DT model and the DT data. May be good.
  • FIG. 3C is a diagram for explaining an example of digital twin operation (fusion).
  • the digital twins to be calculated are referred to as "digital twin A” and "digital twin B". It is assumed that the digital twin A is realized by the DT model A 1 , the DT model A 2 , the DT data a 11 , the DT data a 12 , the DT data a 21, and the DT data a 22 . Further, it is assumed that the digital twin B is realized by the DT model B 1 , the DT model B 2 , the DT data b 11 , the DT data b 12 , the DT data b 21, and the DT data b 22 .
  • a virtual DT is created by fusing the DT model and DT data of the digital twin A and the DT model and DT data of the digital twin B. That is, for example, DT model A 1 , DT model A 2 , DT model B 1 , DT model B 2 , DT data a 11 , DT data a 12 , DT data a 21 , and DT data a 22. , DT data b 11 , DT data b 12 , DT data b 21, and a virtual digital twin C realized by DT data b 22 are created.
  • the case where two digital twins are fused has been described, but the number of digital twins to be calculated can be arbitrarily specified as the calculation condition of the "fusion calculation". .. Further, as the calculation condition of the "fusion calculation", the DT model and the DT data of the digital twin to be fused with the virtual DT may be individually specified. Further, in the example shown in FIG. 3C, the case where the virtual DT is realized by the DT model and the DT data is shown, but as described above, the virtual DT is given the access right to the DT model and the DT data. May be good.
  • a new DT model and new DT data using the original digital twin DT model and DT data are created.
  • it may be a DT model of a virtual DT or DT data.
  • a new DT model C1 can be created from the DT data of the digital twin A and the DT data of the digital twin B.
  • DT model C1 and DT model C2 are created by using the data, and DT data c 11 selected from DT data a 11 and DT data b 11 and selected from DT data a 22 and DT data b 22.
  • DT data such as the DT data c 22 may be created, and a virtual digital twin C realized by these DT models and DT data may be created.
  • the digital twin operation is an operation for creating a virtual DT from the digital twin, but a second digital twin operation for creating a virtual DT from the virtual DT may be further defined. That is, the second "setting operation” is an operation for creating another virtual DT in which the DT model or DT data of the virtual DT at an arbitrary time is set (or the DT model or DT data of the virtual DT at an arbitrary time has already been created.
  • the operation set in the created virtual DT), the second “duplication operation” is the operation of copying the DT model and DT data of the virtual DT at an arbitrary time to create another virtual DT, and the second "fusion operation".
  • the “calculation” may be an calculation for creating another virtual DT by combining a DT model of a virtual DT at an arbitrary time and DT data.
  • the second "setting”, the second "exchange”, and the second “anonymization” digital twin calculation are performed based on the virtual DT instead of the digital twin.
  • a "delete” operation may be defined as an operation for deleting the virtual DT.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of sandbox execution processing.
  • Step S101 First, the calculation unit 103 receives the sandbox execution request from the service providing system 30.
  • Various conditions related to sandbox execution are specified in the sandbox execution request. These conditions are, for example, conditions indicating what kind of virtual DT is arranged in the sandbox and from what time to what time the execution operation is performed.
  • a template determined in advance as a sandbox is prepared, and an ID or the like indicating this template may be specified in the above execution request.
  • the template is, for example, a sandbox template representing modern Japan, a sandbox template representing Japan at a certain point in the past (for example, 1900), or Japan at a certain point in the future (for example, 2300).
  • Examples include a predicted sandbox template and a sandbox template with a fictitious time and space set.
  • the virtual DT can be placed in the sandbox prepared as a template to execute this sandbox, so that the information specified in the sandbox execution request can be simplified.
  • Step S102 Next, the calculation unit 103 generates virtual DTs from the digital twins by digital twin calculation based on the conditions specified in the sandbox execution request, and then arranges these virtual DTs in the sandbox. And set the sandbox environment.
  • the sandbox environment include a start time and an end time when the sandbox is executed, a speed of time (for example, a speed of time and a direction of travel) and the like.
  • the speed of time is the speed at which time advances in the sandbox, and can be made faster or slower than in the real world.
  • various sandbox environments may be set according to the purpose to be simulated in this sandbox. For example, iterative execution may occur for a certain period of time until a certain condition is satisfied, or the passage of time in the sandbox may be stopped until DT data satisfying a certain condition is collected from the device 20. Can be mentioned.
  • a virtual DT realized by a part of the DT model of the digital twin and DT data (that is, a simple virtual DT using only some functions of the digital twin) is used. You may create it. In this way, for example, a virtual DT having only functions necessary for simulation may be created. This makes it possible to reduce the amount of calculation, data capacity, etc. required to execute the sandbox.
  • the DT model has a hierarchical structure and a DT model of a subordinate concept or a DT model of a superordinate concept of the DT model that realizes the functions required for simulation is required, the DT model or the superordinate of these subconcepts is required.
  • a tentative DT model (eg, a DT model that functions as a stub or mock) may be defined as the conceptual DT model.
  • Step S103 Next, the calculation unit 103 executes the sandbox. That is, the calculation unit 103 performs a sandbox execution operation to change the sandbox time and change the behavior, state, and the like of the virtual DT according to the change in the time.
  • the behavior, state, etc. of the virtual DT are represented as the output of this DT model by inputting DT data to the DT model of this virtual DT.
  • DT data collected in real time from the device 20 by the interaction unit 101 may be used.
  • DT data collected from the device 20 in the past may be used, or arbitrarily created DT data, for example, various conditions and settings for the virtual DT specified at the time of the sandbox execution request from the service providing system 30.
  • DT data or the like representing fictitious information obtained by calculation may be used.
  • data collected in real time as some DT data may be used, and DT data previously collected from the device 20 may be used as some other DT data.
  • time axis and DT data are used for the typical execution purpose of the following sandbox.
  • the future time axis is set in the sandbox, and the sandbox execution calculation is performed from a certain time in the future to an arbitrary time. At this time, DT data representing future fictitious information is input to each virtual DT arranged in the sandbox.
  • the past time axis is set in the sandbox, and the sandbox execution operation is performed from a certain time in the past to an arbitrary time. At this time, the data collected in the past from the device 20 is input as DT data to each virtual DT arranged in the sandbox.
  • the time axis including the current time is set in the sandbox, and the execution operation of the sandbox is performed from a certain time in the past or the present to an arbitrary time. At this time, data collected in the past from the device 20 and data collected in real time are input as DT data to each virtual DT arranged in the sandbox.
  • Step S104 Next, the calculation unit 103 stores data indicating the execution result of the sandbox in the storage unit 104. That is, the calculation unit 103 stores the data indicating the result after the execution of the sandbox in the storage unit 104 in association with the sandbox ID of the sandbox.
  • the calculation unit 103 also stores the data indicating the result of each process during the execution of the sandbox in the storage unit 104 in association with the sandbox ID.
  • the data showing the result of each process during the execution of the sandbox is, for example, data showing the behavior and state of the virtual DT at each time in the sandbox.
  • Data indicating the behavior, state, etc. of these virtual DTs are stored in the storage unit 104 in association with the virtual digital twin ID together with the sandbox ID.
  • the data indicating the result of each process during execution of the sandbox is further associated with the time when the process is performed (time in the sandbox).
  • the storage unit 104 stores data indicating each processing result at each time in the sandbox and the final execution result in the sandbox. In other words, the storage unit 104 stores snapshots at each time from the start time to the end time of the sandbox.
  • Step S105 Finally, the interaction unit 101 feeds back the data stored in the storage unit 104 (data indicating the execution result of the sandbox, data indicating the result of each process during execution of the sandbox, or both). It is transmitted to the corresponding device 20 as information.
  • the corresponding device 20 is, for example, a device 20 to which the service provided by the service providing system 30 that transmitted the sandbox execution request in step S101 is provided.
  • the interaction unit 101 may arbitrate the feedback information based on the policy information stored in the storage unit 104.
  • the policy information is control information for preventing the device 20 that has received the feedback information from being adversely affected or the user of the device 20 from being adversely affected.
  • the case where the device 20 is adversely affected includes, for example, the case where the device 20 fails due to exceeding the allowable limit of the device 20, and the case where the user of the device 20 is adversely affected, for example. There are cases where the health of the user of the device 20 is damaged.
  • the interaction unit 101 may, for example, change, format, or limit the feedback information according to the policy information, and do not transmit the feedback information to the device 20.
  • the device 20 may be warned before the feedback information is transmitted.
  • changing, shaping, limiting, etc. the feedback information according to the policy means, for example, multiplying the value included in the feedback information by an appropriate weight (for example, a weight of 0 or more and 1 or less), or is included in the feedback information. Examples include limiting the value to an upper limit value or a lower limit value, and performing exclusive control between the values included in the feedback information.
  • step S105 the feedback information is transmitted to the corresponding device 20, but the interaction unit 101 may transmit the feedback information to the service providing system 30.
  • the interaction unit 101 may transmit feedback information to the service providing system 30 of the transmission source that transmitted the sandbox execution request in the above step S101, or provide another service different from this service providing system. Feedback information may be sent to the system 30.
  • the feedback information is transmitted to the other service providing system 30, for example, the first service provided by the service providing system 30 and the second service provided by the other service providing system 30 cooperate with each other to form a series. For example, when providing the service of.
  • the digital twin arithmetic unit 10 creates a virtual DT by performing a digital twin arithmetic on the digital twin of an individual (person or thing), and sands using this virtual DT. It is possible to perform various simulations in the box.
  • the virtual DT may be a copy of the digital twin as it is, or may be a fusion of a plurality of digital twins or exchange of some components.
  • the past digital twin can be copied, fused, and exchanged to create a virtual DT.
  • the data collected in real time can be used, the data collected in the past can be used, or the data representing fictitious information can be used.
  • the digital twin arithmetic unit 10 can perform various simulations in the sandbox in which the virtual DT is arranged, and supports new value creation and problem solving of various problems. It becomes possible to do.
  • a template creation function may be provided in which an ID indicating a template is assigned to a virtual DT that searches by the query used and specifies all or a part of the search results that are appropriately selected as a template.
  • a query to specify the template of the sandbox specify not only the roads and buildings in the space but also the relationship with the buildings in the space, and the relationship with the space from the position information / action history, and as the search result
  • the digital twin of the obtained organism or object may be set as a virtual DT.
  • a virtual DT may be set from a part of the hierarchy of the DT model of the digital twin obtained as a search result or a part of the DT data by using the human body or the internal structure of an object as a query.
  • a virtual DT may be set from the digital twin obtained as a search result by using an environmental condition such as a weather condition as a query.
  • the sandbox template may have a function of changing / setting arbitrary time, space, and environmental conditions as the conditions of the sandbox virtual DT and space-time, and further, these arbitrary time, space, and environment.
  • the conditions may be set or changed when a certain time elapses after the start of the simulation or when the state of the virtual DT matches a predetermined condition.
  • the template creation function applies a digital twin operation to a digital twin when creating a sandbox or sandbox template, or applies a second digital twin operation to an existing sandbox or sandbox template. It may have a digital twin calculation function. Further, the template creation function may be used as a sandbox creation function by assigning an ID indicating a sandbox instead of assigning an ID indicating a template.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an application example to communication.
  • the embodiment of the present invention can be applied to communication with oneself in the past and future. That is, for example, a virtual DT is created by a digital twin operation from its own digital twin at an arbitrary time in the past or future, and this virtual DT is placed in a sandbox. Then, the sandbox is executed while inputting data indicating the content of the utterance of oneself into the virtual DT in real time as DT data. This will enable dialogue with oneself in the past and future, and will be an opportunity for self-understanding and new discoveries about oneself, and will promote learning and growth. At this time, by creating a virtual DT from another person's digital twin instead of one's own digital twin, communication with another person in the past or future becomes possible.
  • the embodiment of the present invention can be applied to communication with a non-existent person. That is, for example, a virtual DT is created from a digital twin of a deceased person or a fictitious character by a digital twin operation, and this virtual DT is placed in a sandbox. Then, the sandbox is executed while inputting data indicating the content of the utterance of oneself into the virtual DT in real time as DT data.
  • information (or information) indicating the result of the communication is performed between the virtual DT corresponding to the own digital twin and the virtual DT corresponding to the digital twin of the deceased or fictitious character.
  • Information indicating the process may be transmitted as feedback information to the device 20 used by a real person.
  • the embodiment of the present invention can be applied to communication between people via virtual DT. That is, for example, virtual DTs are created from one person's digital twin and another person's digital twin by digital twin operation, and these virtual DTs are arranged in a sandbox. Then, a sandbox is executed while inputting certain DT data (for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.) into the virtual DT, and this execution result is obtained. (Or data showing the results of various processes during execution) or the like is transmitted as feedback information to the device 20 used by an actual person.
  • DT data for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.
  • communication between virtual DTs can be performed at a higher speed than communication between real people, so that communication results can be obtained immediately. Therefore, for example, it is possible to have virtual DTs discuss a certain agenda in advance, exchange knowledge between virtual DTs, etc., to support communication between real people, and to promote mutual understanding. It will be possible to provide support.
  • the embodiment of the present invention can be applied to group communication. That is, for example, virtual DTs are created from the digital twins of each person belonging to a certain group by digital twin operation, and these virtual DTs are arranged in the sandbox. Then, a sandbox is executed while inputting certain DT data (for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.) into the virtual DT, and this execution result is obtained. (Or data showing the results of various processes during execution) or the like is transmitted as feedback information to the device 20 used by a person belonging to the group.
  • DT data for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.
  • a certain agenda can be discussed in advance between virtual DTs, knowledge can be exchanged between virtual DTs, consensus building can be formed within a group, and group optimization can be performed. It is possible to support communication within a real group, support mutual understanding, and so on.
  • the embodiment of the present invention can be applied to communication between groups. That is, for example, virtual DTs are created from a digital twin of a person belonging to a certain group and a digital twin of a person belonging to another group by digital twin operation, and these virtual DTs are arranged in a sandbox. Then, a sandbox is executed while inputting certain DT data (for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.) into the virtual DT, and this execution result is obtained. (Or data showing the results of various processes during execution) or the like is transmitted as feedback information to the device 20 used by a person belonging to the group.
  • DT data for example, past DT data, DT data indicating fictitious information, DT data based on data collected in real time, etc.
  • virtual DTs can discuss a certain agenda in advance, knowledge can be exchanged between virtual DTs, consensus building can be formed between groups, optimization can be performed between groups, and the like. It is possible to support communication between actual groups and support mutual understanding.
  • the embodiment of the present invention can be applied to a simulated experience, a virtual experiment, or the like.
  • a virtual DT in which the language model of the digital twin of a foreign language is set is created by "setting operation", so that the foreign language can also be spoken.
  • Virtual DT can be created. Therefore, by executing the sandbox, it is possible to experience oneself who can speak a foreign language in a simulated manner.
  • the optical zoom function can be experienced as one's own vision. You can create a DT. Therefore, by executing the sandbox, it is possible to experience the optical zoom function as one's own vision.
  • the embodiment of the present invention can be applied to experience a person's advanced skills in a simulated manner or to incorporate it into the control of a robot.
  • a virtual DT in which a DT model of a digital twin such as a professional athlete or a professional cook is set for a self-digital twin or a robot digital twin by "setting calculation", a professional sport It is possible to create a virtual DT that has acquired the skills of athletes and the skills of professional cooks. For this reason, for example, it is possible to practice such as improving one's own skill due to the difference in skill with a professional, or to control a robot that has acquired a skill equivalent to that of a professional.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the digital twin arithmetic unit 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the digital twin arithmetic unit 10 includes an input device 501, a display device 502, an external I / F 503, a RAM (Random Access Memory) 504, and a ROM (Read Only). It has a Memory) 505, a processor 506, a communication I / F 507, and an auxiliary storage device 508. Each of these hardware is connected so as to be able to communicate with each other via the bus B.
  • the input device 501 is, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel, or the like.
  • the display device 502 is, for example, a display or the like.
  • the digital twin arithmetic unit 10 does not have to have at least one of the input device 501 and the display device 502.
  • the external I / F 503 is an interface with an external device.
  • the external device includes, for example, a recording medium 503a such as a CD, DVD, SD memory card, or USB memory card.
  • the digital twin arithmetic unit 10 can read or write the recording medium 503a via the external I / F 503. Even if the recording medium 503a contains, for example, one or more programs that realize each functional unit (interaction unit 101, digital twin management unit 102, arithmetic unit 103, etc.) of the digital twin arithmetic unit 10. Good.
  • the RAM 504 is a volatile semiconductor memory.
  • the ROM 505 is a non-volatile semiconductor memory.
  • the processor 506 is, for example, various arithmetic units such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphics Processing Unit). Each functional unit included in the digital twin arithmetic unit 10 is realized, for example, by a process in which one or more programs stored in the auxiliary storage device 508 or the like are executed by the processor 506.
  • the processor 506 may be, for example, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or the like.
  • the communication I / F 507 is an interface for connecting the digital twin arithmetic unit 10 to the communication network.
  • One or more programs that realize each functional unit of the digital twin arithmetic unit 10 may be acquired (downloaded) from a predetermined server device or the like via, for example, communication I / F 507.
  • the auxiliary storage device 508 is, for example, a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive).
  • the auxiliary storage device 508 includes, for example, an OS (Operating System), an application program that realizes various functions on the OS, and one or more programs that realize each functional unit of the digital twin arithmetic unit 10.
  • the storage unit 104 included in the digital twin arithmetic unit 10 can be realized by using the auxiliary storage device 508.
  • the storage unit 104 may be realized by using, for example, a storage device connected to the digital twin arithmetic unit 10 via a communication network.
  • the digital twin arithmetic unit 10 according to the embodiment of the present invention can realize the above-mentioned various processes by having the hardware configuration shown in FIG. Note that FIG. 6 shows a case where the digital twin arithmetic unit 10 according to the embodiment of the present invention is realized by one device (computer), but the present invention is not limited to this.
  • the digital twin arithmetic unit 10 according to the embodiment of the present invention may be realized by a plurality of devices (computers). Further, one device (computer) may include a plurality of processors 506 and a plurality of memories (RAM 504, ROM 505, auxiliary storage device 508, etc.).

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Abstract

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。

Description

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
　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、プログラム及びデータ構造に関する。
　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 (8)

  1. 　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. 　前記第１のデジタルツインに対応する個体に関する情報を示すデータを収集する収集手段を有し、
    　前記実行手段は、
    　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、前記記憶部に記憶されているデータ、予め作成された任意の情報を表すデータ又は前記収集手段により収集された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、ことを特徴とする請求項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。
  6. 　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、
    　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順と、
    　をコンピュータに実行させることを特徴とするデジタルツイン演算方法。
  7. 　コンピュータを、請求項１乃至５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。
  8. 　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する１以上の第２のデータとが含まれるデジタルツインのデータ構造であって、
    　前記デジタルツインが配置された時空間の各時刻において、前記モデルに対して、前記モデルに対応する１以上のデータを入力し、前記モデルが定義する機能を実現する処理をコンピュータが実行することを特徴とするデータ構造。
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