Internet of Federated Digital Twins (IoFDT): Connecting Twins Beyond Borders for Society 5.0

要約

物理システムのプログラム可能なデジタル表現の作成を可能にするデジタル ツイン (DT) の概念は、将来の産業に革命をもたらすと期待されており、将来のスマート社会のビジョン、つまり Society 5.0 の中心となるでしょう。
サイバー（デジタル）空間とフィジカル空間の高度な統合を活用して、経済と社会の発展をもたらします。
しかし、このような DT 主導の Society 5.0 を成功させるには、人工知能とネットワーク技術を相乗的に統合して、DT のネットワークを調整して多様な Society 5.0 サービスを効果的に提供できるプログラム可能な統合システムに収束する必要があります。
これまでの研究は、依然として定性的研究、単純な分析、または単一の DT のソフトウェア実装に限定されており、Society 5.0 で要求されるデジタル空間と物理空間の高度な相乗効果を提供することはできません。
対照的に、この論文は、単一のフレームワークおよびシステム内で、異なる Society 5.0 サービスを表す異種かつ物理的に分離された DT を総合的に統合する、フェデレーテッド デジタル ツインのインターネット (IoFDT) の新しい概念を想定しています。
IoFDT のこの概念では、まず、水平および垂直の相互作用を通じてフェデレーテッド DT を統合する階層アーキテクチャを導入し、サイバー空間と物理空間を橋渡しして新たな可能性を解き放ちます。
次に、IoFDT 実現の課題について議論し、通信、コンピューティング、AI ネイティブ ネットワークにわたる複雑さを強調しながら、革新的なソリューションの可能性も強調します。
続いて、すべての技術コンポーネントを統合し、それらの相互作用を調整する統合 IoFDT プラットフォームの実装の重要性について詳しく説明し、スマート モビリティなどの分野での実世界のアプリケーションに焦点を当てた実用的な実験プラットフォームの必要性を強調します。

要約(オリジナル)

The concept of digital twin (DT), which enables the creation of a programmable, digital representation of physical systems, is expected to revolutionize future industries and will lie at the heart of the vision of a future smart society, namely, Society 5.0, in which high integration between cyber (digital) and physical spaces is exploited to bring economic and societal advancements. However, the success of such a DT-driven Society 5.0 requires a synergistic convergence of artificial intelligence and networking technologies into an integrated, programmable system that can coordinate networks of DTs to effectively deliver diverse Society 5.0 services. Prior works remain restricted to either qualitative study, simple analysis or software implementations of a single DT, and thus, they cannot provide the highly synergistic integration of digital and physical spaces as required by Society 5.0. In contrast, this paper envisions a novel concept of an Internet of Federated Digital Twins (IoFDT) that holistically integrates heterogeneous and physically separated DTs representing different Society 5.0 services within a single framework and system. For this concept of IoFDT, we first introduce a hierarchical architecture that integrates federated DTs through horizontal and vertical interactions, bridging the cyber and physical spaces to unlock new possibilities. Then, we discuss the challenges of realizing IoFDT, highlighting the intricacies across communication, computing, and AI-native networks while also underscoring potential innovative solutions. Subsequently, we elaborate on the importance of the implementation of a unified IoFDT platform that integrates all technical components and orchestrates their interactions, emphasizing the necessity of practical experimental platforms with a focus on real-world applications in areas like smart mobility.

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