Un jumeau numérique pour apprendre

La quatrième révolution industrielle est en train de s’amorcer avec l’émergence des jumeaux numériques. Il s’agit d’une combinaison de technologies modernes telles l’Internet des objets, l’apprentissage automatique, l’intelligence artificielle et la modélisation qui forment une véritable réplique d’un objet.

Un jumeau numérique comprend un objet sous forme d’entité physique, un modèle virtuel et un flux de données qui relie l’un à l’autre. Le modèle a pour objectif de comprendre, prédire et optimiser la performance de l’objet. Le jumeau se nourrit des données de capteurs dans le monde physique, d’experts humains et des données provenant d’autres jumeaux. Il se transforme lui-même en fonction de l’historique et du comportement de l’objet.

Les champs d’application potentiels recouvrent une large gamme d’activités économiques telle la gestion des grands édifices, le transport, les villes intelligentes, la production d’énergie, l’agriculture, les applications logicielles et la santé. En ingénierie, le concept est déjà utilisé pour des éoliennes et des turbines à gaz.

En soi, le modèle virtuel d’un jumeau numérique lié à une activité économique permettrait d’étudier un processus et de tester des hypothèses, par exemple la gestion de la production d’énergie ou de la culture maraichère, sans que les essais et erreurs n’entraînent des coûts ou que la sécurité soit mise en péril.

Mais on peut aller beaucoup plus loin et envisager la création d’un jumeau numérique pour chaque apprenant. À partir de l’historique de l’éducation d’un individu, des données obtenues pour l’analyse de l’apprentissage, des résultats d’expériences de laboratoire et de test, le modèle virtuel de l’apprenant pourrait être utilisé pour prédire les chances de succès et d’échecs, identifier les éléments de connaissance à développer ou renforcer et proposer des activités adaptées aux besoins personnels de l’apprenant.

Comme ce jumeau représente à la fois nos connaissances et nos compétences ou habiletés, il peut prendre en compte les connaissances que nous avons tendance à oublier et les habiletés que nous perdons par manque de pratique. Ce modèle devient donc le point de départ d’un programme proactif d’enseignement personnalisé.

Mais pourquoi ne pas aller encore plus loin? Si l’apprenant a besoin d’apprendre quelque chose de nouveau, il pourrait confier à son jumeau numérique le soin d’adapter ses outils d’apprentissage (téléchargement d’applications sur son téléphone intelligent, introduction d’un mode infrarouge pour sa caméra, nouveau moniteur pour sa montre intelligente) afin qu’il puisse acquérir et exercer ces nouvelles connaissances?

Cette vision d’avenir soulève de nombreuses question d’éthique, de sécurité informatique et de protection de la vie privée, particulièrement avec l’utilisation d’une panoplie d’outils informatiques à partir de serveurs qui peuvent être situés dans des pays distincts ayant chacun leur propre législation et pratiques. C’est la raison pour laquelle de nouvelles normes sont en voie d’élaboration pour encadrer le développement et les pratiques.

Références

• Sangkeun YOO, Yuhang CHENG, JTC 1 Technology Trend Report 2019, Digital Twin
• Roberto Saracco, What would education be like in 2050, digital-twins, IEEE future directions.