Les jumeaux numériques : un atout pour les véhicules autonomes de demain

A chaque virage négocié par la voiture autonome, les enjeux sont considérables. En effet, sur cette piste d'essai, toutes les variables de chaque scénario de conduite sont prises en compte et mesurées de manière répétée et fiable. Bien que vous ne conduisiez pas la voiture, vous êtes aux commandes de la mission principale de ce parcours d'essai : entraîner l'algorithme de conduite autonome de votre voiture afin qu'il prenne la décision optimale à chaque fois, sans erreur grave.

Cela peut sembler irréalisable dans le monde réel, où pratiquement toutes les variables entourant une voiture autonome sont imprévisibles, et où les accidents pendant les essais sont inévitables. Cependant, grâce aux nouvelles flottes de jumeaux numériques, ces types de scénarios idéalistes deviennent une réalité dans les environnements d'essai numériques actuels. Bien que le principe de mesurer de manière répétée chaque variable d'une voiture autonome soit toujours en phase de développement, ce modèle se précise à chaque nouvelle avancée dans le domaine de l'émulation automobile. Les constructeurs automobiles font de plus en plus appel à des jumeaux numériques pour tester et mesurer avec précision des composants et des caractéristiques automobiles spécifiques avant de les lancer dans le monde réel, tout en commercialisant les innovations plus rapidement, plus sûrement et de manière plus rentable.

Les jumeaux numériques sont des représentations numériques de données en temps réel qui aident à construire des modèles prédictifs afin de déterminer la probabilité de succès de prototypes physiques. Selon un récent rapport du cabinet d'études Future Market Insights, le marché mondial des technologies de jumeaux numériques, qui représente aujourd'hui 9,5 milliards de dollars, devrait augmenter au rythme de croissance annuel de 22,6 % pour atteindre 77,65 milliards de dollars d'ici 2032. Divers secteurs, de la santé aux télécommunications en passant par l'immobilier et le commerce de détail, font appel aux jumeaux numériques, mais la plus grande portion de ce marché, soit 15 %, est détenue par l'industrie des transports et de l'automobile. Dans l'industrie automobile, l'utilisation croissante de la simulation, de la conception, de la maintenance, de la réparation et de la révision (MRO), de la fabrication et des conséquences des accidents de voiture justifie le recours à la technologie des jumeaux numériques. Selon le rapport, cette technologie permet de tester des scénarios de sécurité complexes pour les véhicules autonomes et de mesurer l'importance de la maintenance des composants d'un moteur de voiture de course qui risque d'être endommagé ou de brûler.

Grâce aux jumeaux numériques, les constructeurs automobiles exploitent désormais de vastes quantités de données recueillies en laboratoire lors de tests de voitures autonomes pour réaliser des simulations complexes. Ces simulations permettent aux développeurs de produits d'approfondir la façon dont l'intelligence artificielle (IA) d'un véhicule autonome réagira à des situations imprévisibles, comme par exemple des conditions météorologiques ( grêle ou neige) ou un embouteillage. Cela permet également aux développeurs de produits de programmer un ensemble beaucoup plus large de tests fonctionnels en beaucoup moins de temps. À titre d'exemple, les chercheurs peuvent effectuer des simulations de crash-tests plus rapidement et de manière plus sûre grâce au recours aux jumeaux numériques. A la base, les voitures autonomes sont essentiellement des robots fonctionnant dans le monde réel. Les jumeaux numériques sont les environnements numériques que les humains peuvent construire, manipuler et contrôler pour apprendre à ces véhicules autonomes à fonctionner en toute sécurité dans le monde virtuel avant d'intégrer leur intelligence dans des scénarios du monde réel où ils interagiront avec des événements spontanés et des comportements humains.

Aujourd'hui, les constructeurs automobiles font appel à des jumeaux numériques pour toutes les fonctions automobiles qu'ils testent, du radar et du C-V2X au réseau embarqué et à la cybersécurité. En intégrant plusieurs jumeaux numériques, ils peuvent construire une plate-forme de test complète, où ils peuvent entraîner l'algorithme de conduite autonome de la voiture à voir et à réagir avec précision à son environnement complexe et dynamique. De leur côté, les constructeurs automobiles peuvent reproduire en laboratoire des scènes de conduite réelles en variant la densité du trafic, la vitesse, la distance et le nombre total de cibles, ce qui permet d'accélérer les délais d'essai pour les cas les plus courants tout en minimisant les risques.

Les concepteurs utilisent des jumeaux numériques pour modéliser les capteurs, les tester en laboratoire par rapport à des scénarios réels et explorer de nouvelles conceptions et combinaisons de capteurs. En outre, les jumeaux numériques sont utilisés pour modéliser le réseau embarqué d'une voiture afin de tester la bande passante du réseau et la vitesse des données pour améliorer les temps de réaction. En ce qui concerne les tests de cybersécurité, les constructeurs automobiles font appel aux jumeaux numériques pour tester tous les points d'accès dans un environnement de conception donné, afin d'obtenir une image plus claire de la sécurité d'un véhicule dans le monde réel, tout en éliminant les risques liés à la sécurité.

Il est certain que l'utilisation de ces jumeaux numériques dans le développement de produits automobiles présente certains défis. L'émulation, en général, ne peut jamais représenter complètement le monde réel, mais en ajoutant, par exemple, du bruit ou du stress à un environnement de test, le jumeau numérique peut se rapprocher de la reproduction de scénarios du monde réel. D'un autre côté, les variables n'étant pas complètement aléatoires, les développeurs de produits peuvent les contrôler et les manipuler, ce qui augmente les chances de parvenir à un résultat correct plus rapidement et minimise les retouches coûteuses et les retards dans le calendrier.

Qu'est-ce que cela signifie pour l'avenir de l'innovation automobile ? Comme nous l'avons dit précédemment, nous sommes sur le point de vivre une expérience unique. En transposant la route dans le laboratoire, l'industrie automobile est en train de changer de paradigme en matière d'innovation, et les jumeaux numériques sont les acteurs discrets mais efficaces qui permettent d'exploiter ces nouvelles possibilités en coulisses.