Digitale Zwillinge: auf dem Weg zu einem gemeinsamen luxemburgischen Ansatz

Die digitale Transformation steht im Zentrum der Innovationsbemühungen in Luxemburg, und mehrere Akteure aus Forschung und Privatwirtschaft sind sich der Macht digitaler Zwillinge bei der Gestaltung der nächsten Generation digitaler Lösungen bewusst. Die Vision, einen digitalen Zwilling von Luxemburg zu schaffen, wurde 2021 vom Luxemburger Institut für Wissenschaft und Technologie (LIST) initiiert, um den Status des Landes als Zentrum der Exzellenz für digitale Innovation zu stärken. Anstatt jedoch ein einziges Digital-Twin-Projekt zu starten, unterstützen Forscher und Ingenieure der AI and Data Analytics Platform, die die Aktivitäten des Digital Twin Innovation Centre (DTIC) beherbergt, die Entwicklung digitaler Zwillinge in verschiedenen strategischen Bereichen, darunter Energiewandel, Umwelt, Mobilität sowie intelligente Städte und Gemeinden.

Wir unterstützen Unternehmen in verschiedenen Bereichen dabei, ihre Prozesse mit KI und digitalen Zwillingen zu verbessern.

"Im Wesentlichen sind digitale Zwillinge digitale Nachbildungen physischer Vermögenswerte, die Daten und Modelle benötigen, darunter KI und maschinelles Lernen sowie traditionelle, mathematische und analytische Modelle, um die Eigenschaften des physischen Vermögenswerts nachzuahmen", erklärt German Castignani, Manager des Digital Twin Innovation Centre und Leiter der KI- und Datenanalyseplattform bei LIST. "Sie müssen sie außerdem in eine Reihe von Dienstleistungen integrieren, die es verschiedenen Interessengruppen ermöglichen, die physischen Vermögenswerte oder Systemeigenschaften aus einer vollständig digitalen Umgebung zu überwachen, vorherzusagen, zu simulieren und sogar zu steuern. Wir betrachten den landesweiten digitalen Zwilling als ein System von Systemen. Man muss anfangen, digitale Zwillinge verschiedener national relevanter Systeme zu bauen und sie in einer gemeinsamen Softwarearchitektur und Datenplattform zu föderieren, um schließlich den nationalen Umfang zu erreichen", erläutert er.

Vertrauenswürdiger Forschungs- und Technologiepartner

Bei LIST reichen digitale Zwillingsprojekte von der Elektromobilität über Hydrologie, Mikrobiologie, Energie, Bauwesen, Logistik, Lieferkette bis hin zu vielen weiteren Disziplinen. Die Forschungs- und Technologieorganisation ist zudem ein strategischer Partner für Digital-Twin-Projekte auf europäischer und nationaler Ebene. So ist LIST beispielsweise an EU-weiten Initiativen wie dem Acumen-Projekt beteiligt, das darauf abzielt, eine digitale Zwillingsarchitektur für mobilitätsbezogene Probleme zu realisieren. CitCom.ai ist ein weiteres Flaggschiffprojekt, bei dem LIST eine einzigartige europäische Test- und Experimentationsanlage (TEF) mit konkreten, KI-gesteuerten Piloten und Dienstleistungen leitet.

Unser Ziel ist es, KI-Innovatoren und öffentliche Begünstigte zu verbinden, um die Nutzung von KI im öffentlichen Sektor zu fördern, deren Akzeptanz zu steigern und konkrete Geschäftschancen zu schaffen.

"Im europäischen Forschungskontext sind wir der einzige luxemburgische Partner, der ein TEF mit Fokus auf KI für Elektromobilität betreibt. Einer der Dienstleistungen, die wir anbieten, sind digitale Zwillinge für Elektromobilität, die es Städten ermöglichen, ihren Energiebedarf im Zusammenhang mit Elektromobilität in virtueller Ebene zu modellieren und verschiedene Möglichkeiten zur Kompensation dieses Verbrauchs zu gestalten, mit Fokus auf die Nutzung erneuerbarer Energien." "Unser Ziel ist es, KI-Innovatoren und öffentliche Nutznießer zu verbinden, um den Einsatz von KI im öffentlichen Sektor zu fördern, deren Akzeptanz zu erhöhen und konkrete Geschäftschancen zu schaffen", erklärt Dr. Castignani. Im Rahmen des Elektromobilitätsprojekts arbeitet LIST mit öffentlichen Partnern, darunter Luxemburger Städte, sowie mit privaten Akteuren wie Ladestationsbetreibern und Energieanbietern, Elektrofahrzeughändlern und Flottenmanagern zusammen.

Mehrere Luxemburger forschen Spieler; darunter LIST, das Interdisziplinäre Zentrum für Sicherheit, Zuverlässigkeit und Vertrauen (SnT) und das Luxemburgische Institut für sozioökonomische Forschung (LISER) arbeiten ebenfalls an einer nationalen Exzellenzinitiative, die eine datengetriebene Energiewende unterstützt, zu der auch die Schaffung eines digitalen Zwillings des Multienergiesystems des Landes gehört.

Ein digitales Zwilling-Toolkit in Arbeit

In den frühen Phasen arbeitet das Digital Twin Innovation Centre an der Konzeption eines gemeinsamen Toolkits, zu dem Forscher Daten und Modelle beitragen können. Das Ziel ist es, einen einheitlichen Rahmen zu schaffen, in dem verschiedene digitale Zwillingsprojekte nahtlos miteinander interagieren.

"Wir wollen ein Toolkit schaffen, das Forschenden dient, damit sie sich auf Modellierungsaspekte konzentrieren können, damit sie Forschungsergebnisse schneller und einfacher demonstrieren können", erwähnt er. "Derzeit investieren Forscher Ressourcen in die Entwicklung von Modellen, Prototypen und Demonstratoren, manchmal mit begrenztem Einfluss. Wenn wir etwas Aufwand in die Entwicklung eines gemeinsamen Toolkits investieren, zu dem Forscher beitragen können, können wir intelligent einen effizienteren Ansatz verfolgen, bei dem wir eine einzigartige Plattform zur Demonstration digitaler Zwillingsprojekte schaffen könnten, die möglicherweise die Wiederverwendung und Interoperabilität von Daten zwischen verschiedenen entwickelten Modellen ermöglicht", unterstreicht Dr. Castignani. Dies steht auch im Einklang mit der Vision, schrittweise eine landesweite Plattform aufzubauen.

Unser Ziel ist es, ein Toolkit zu schaffen, das Forschenden dient, damit sie sich auf Modellierungsaspekte konzentrieren können, damit sie die Forschungsergebnisse schneller und einfacher demonstrieren können.

Die Mission des DTIC ist es, Forschenden dabei zu helfen, relevante Anwendungsfälle für Digital-Twin-Projekte zu finden und die Proposal-Erstellung zu unterstützen sowie technologische Ressourcen wie das Toolkit aufzubauen. Die Organisation befindet sich weiterhin in Gesprächen mit verschiedenen Partnern, um dieses Konzept weiterzuentwickeln.

Zusammenarbeit im Privatsektor

Neben digitalen Themen ist LIST auch in anderen Bereichen wie Materialwissenschaften, Nutzung von Weltraumressourcen und Umweltforschung aktiv. Ebenso offen ist das Unternehmen dafür, sein Fachwissen sowohl mit luxemburgischen als auch internationalen Unternehmen zu teilen und lädt KMU, große Unternehmen und öffentliche Akteure ein, datenbasierte Lösungen zu erkunden.

"Wir unterstützen Unternehmen in verschiedenen Bereichen dabei, ihre Prozesse mit KI und digitalen Zwillingen zu verbessern. Wir begleiten die Unternehmen im lokalen Sektor gezielt mit digitalen Werkzeugen, die an ihr Reifegrad angepasst sind", erklärt er. Ein Grundpfeiler der F&E-Strategie von LIST ist die Beziehung zum Privatsektor. Verschiedene Partnerschaften mit KMU sowie mit großen Industriegruppen werden durch mehrere Kooperationsvereinbarungen gefördert.

Wenn wir etwas Aufwand in die Entwicklung eines gemeinsamen Werkzeugkastens investieren, zu dem Forscher beitragen können, können wir intelligent einen effizienteren Ansatz verfolgen.

Als neutraler Spieler ist LIST in Sachen Technologie völlig unabhängig. Es legt offene Standards und interoperable Lösungen in den Mittelpunkt, damit seine Partner mit seiner Unterstützung entscheiden können, welche Technologiekombination ihren Anforderungen in Bezug auf regulatorische Compliance, Leistung, Skalierbarkeit, Ethik und Kosten am besten entspricht.

Unternehmen mit einer erheblichen Präsenz in Luxemburg können ebenfalls für Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsförderungen in Frage kommen, wobei mehrere Instrumente zur Verfügung stehen, um die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Forschungsakteuren zu erleichtern. Dies könnte im Rahmen von zulässigen europäischen Ausschreibungen, Industriestipendien oder lokalen Initiativen wie dem Bridges-Programm liegen, einer vom Luxemburgischen Nationalen Forschungsfonds (FNR) geförderten Initiative, die internationale und öffentlich-private Partnerschaften fördert. Und das sind nur einige Optionen, die man in Luxemburg erkunden kann.