GCRI · Ilmu Sistem dan Pemodelan

Kembaran digital: metode dan batasan

A kembaran digital is a model of a real system that is continuously updated with data from it, used to monitor, predict and test decisions. Twins of cities, grids, water networks and factories are widely proposed, and many are dashboards or static models under a new name. This page sets out what makes a digital twin, how twins are built and validated, and what evidence serves the institutions considering them.

01Daftar

Digital twins: method and limits on the record.

02Pertanyaannya

Digital twins: method and limits: how the risk develops.

What a twin can and cannot represent, and how it is kept honest. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.

Mekanisme

Data keep the model current

A twin assimilates sensor and operational data so that its state tracks the real system, which needs reliable data flows and quality control.

Mekanisme

Models must be fit for purpose

A twin is only as good as its underlying models. Visualisation without validated models is a dashboard, not a twin.

Mekanisme

Decisions close the loop

Twins add value when used to test options and inform action, and when outcomes are fed back to improve the model.

Mekanisme

Integration creates risk

Connecting models to live data and to controls raises cybersecurity, data protection and accountability questions.

03Geografi

Connected activity in North America.

Night lights, population density and land cover over North America, from NASA GIBS. Each layer carries its own date.

Peta interaktif memerlukan JavaScript. Daftar lapisan dan sumber tersedia di bawah.

Lapisan 3

Aktivitas terhubung, untuk halaman ini

Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati
Sumber
VIIRS Black Marble (VNP46A2) (NASA LAADS DAAC)
Penyedia
NASA LAADS DAAC
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; radiansi satelit, dikoreksi untuk cahaya bulan dan atmosfer
Terbaru saat build
2026-10-12
Resolusi
kisi sekitar 500 m
Ketidakpastian
Pancaran radiasi satelit pada malam hari untuk tanggal yang ditampilkan; cahaya adalah proksi penggunaan listrik dan pemadaman, bukan ukuran pasokan atau akses.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Estimasi
Sumber
Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Universitas Columbia))
Penyedia
NASA SEDAC (CIESIN, Universitas Columbia)
Lisensi
CC BY 4.0
Tahun data
null; estimasi berbasis sensus, statis (2020)
Resolusi
kisi sekitar 1 km
Ketidakpastian
Estimasi berbasis sensus jumlah penduduk per kilometer persegi pada 2020, ditampilkan sebagai konteks keterpaparan; bukan hitungan orang yang terdampak bahaya apa pun.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati
Sumber
Reflektansi terkoreksi VIIRS NOAA-20 (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; citra satelit
Terbaru saat build
2026-10-14
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Citra satelit. Raster satelit atau model sebagaimana diterbitkan penyedia. Awan, celah jalur sapuan, dan galat pengambilan data menyisakan celah dan derau; nilai-nilainya adalah indikator, bukan pengukuran di suatu tempat.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Dimodelkan (tahun terbaru yang diterbitkan GIBS)
Sumber
MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
Penyedia
NASA LP DAAC
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
tahunan; klasifikasi satelit; tahun terbaru yang diterbitkan GIBS
Terbaru saat build
2024-01-01
Resolusi
kisi sekitar 500 m
Ketidakpastian
Kelas tutupan lahan satelit untuk tahun yang ditampilkan, termasuk lahan pertanian; klasifikasi dengan kesalahan yang diketahui, bukan register pertanian.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati (awan menyisakan celah)
Sumber
MODIS Terra EVI (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; indeks satelit; awan menyisakan celah
Terbaru saat build
2026-10-13
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Indeks vegetasi satelit selama 8 hari hingga tanggal yang ditampilkan, indikator kondisi habitat; bukan ukuran spesies atau keanekaragaman hayati.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung
Tentang lapisan ini
Bukti
Teramati (awan menyisakan celah)
Sumber
MODIS Terra NDVI (NASA LANCE)
Penyedia
NASA LANCE
Lisensi
Data terbuka NASA
Tahun data
harian; indeks satelit; awan menyisakan celah
Terbaru saat build
2026-10-13
Resolusi
kisi sekitar 250 m
Ketidakpastian
Indeks kehijauan satelit selama 8 hari hingga tanggal yang ditampilkan; indikator kondisi tanaman pangan dan padang rumput, bukan estimasi hasil panen atau peringatan ketahanan pangan.
Dijangkau melalui
gibs.earthdata.nasa.gov, hanya setelah Anda mengizinkan peta langsung

Terbaru yang tersedia

NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © kontributor OpenStreetMap (ODbL) · Natural Earth

Memuat citra NASA terbaru.

Seret untuk menggeser. Ctrl atau ⌘ dan gulir, cubit, atau gunakan tombol untuk memperbesar. Arahkan kursor untuk melihat nilai di bawah penunjuk. Setel ulang untuk kembali ke wilayah.

Connected activity, framed on North America.Produk satelit dan model sebagaimana diterbitkan NASA, masing-masing dengan tanggalnya sendiri. Produk ini adalah indikator, bukan penilaian atas tempat mana pun.

Data: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © kontributor OpenStreetMap · Natural Earth · NASA EONET · NASA/NOAA VIIRS · NASA JPL OPERA DIST-ALERTSumber dan lisensi

  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Data terbuka NASA
  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). Data terbuka NASA
  • Cahaya malam VIIRS Black Marble, NASA Goddard Space Flight Center; didistribusikan oleh NASA Level-1 and Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS DAAC); citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang diterbitkan; nilai dirata-ratakan ke sel heksagonal di tempat yang ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Dilisensikan di bawah CC BY 4.0. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
  • Produk mendekati waktu nyata VIIRS (banjir, suhu permukaan daratan, tutupan salju, reflektansi terkoreksi), NASA LANCE; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Produk daratan MODIS (indeks vegetasi, produksi primer bruto, tutupan lahan), NASA LP DAAC dan LANCE; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • ASTER GDEM adalah produk METI dan NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Kutip sebagai: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Data terbuka NASA
  • Dibuat dengan Natural Earth. Data peta vektor dan raster gratis @ naturalearthdata.com. Domain publik
  • © kontributor OpenStreetMap (ODbL), melalui NASA GIBS (garis pantai, batas wilayah, jalan, dan nama tempat). Warna digambar ulang dari peta warna yang diterbitkan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal bila ditampilkan (dimodifikasi). ODbL
  • Blue Marble, NASA Earth Observatory; citra melalui NASA GIBS. Warna digambar ulang dari peta warna yang dipublikasikan; nilai dirata-ratakan ke dalam sel heksagonal jika ditampilkan (dimodifikasi). Data terbuka NASA
  • Konteks pada globe dan peta datar: garis pantai, batas wilayah, jalan, dan nama tempat dari lapisan acuan NASA GIBS (data OpenStreetMap, ODbL, © kontributor OpenStreetMap). Citra Blue Marble sebagai peta dasar opsional. Medan 3D dan keterangan elevasi dari indeks warna elevasi ASTER GDEM (kelas 5 m hingga 200 m, dilebih-lebihkan agar terbaca). Batas wilayah digambar sebagaimana diterbitkan dan tidak menyiratkan posisi atas wilayah mana pun.
  • Peristiwa langsung: NASA Earth Observatory Natural Event Tracker (EONET). Peristiwa bersifat indikatif dan mempertahankan tautan sumber aslinya.
  • Observed (EO): NASA/NOAA VIIRS (Suomi NPP). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • Lapisan opsional (5 sumber dalam daftar lapisan: langsung, prakiraan, teramati, dan konteks) mencantumkan kredit penyedianya di peta dan di sini saat diaktifkan; prakiraan adalah keluaran model dan indeks turunan adalah estimasi.

Lapisan dan tanggal

  • Cahaya malam, harian: VIIRS Black Marble (VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 12 Okt 2026
  • Kepadatan penduduk, 2020: Penduduk: CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · statis
  • Warna asli: reflektansi terkoreksi VIIRS NOAA-20, NASA LANCE · 13 Okt 2026
  • Tipe tutupan lahan (IGBP), tahunan: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
  • Indeks vegetasi yang ditingkatkan, rata-rata bergulir 8 hari: MODIS Terra EVI, NASA LANCE · 13 Okt 2026
  • Kehijauan vegetasi (NDVI), bergulir 8 hari: MODIS Terra NDVI, NASA LANCE · 13 Okt 2026

04Di seluruh domain

Digital twins mirror systems in each domain, with limits.

Method studies are designed for the seri Metode dan Teknis. ISO 23247 frames twins for manufacturing; a twin is only as good as its data and validation, recorded under NS-12 of the proposed Nexus Standards.

  • Twin validation studies.
  • Data latency measurements.
05Pantau

Penjalan model terhubung.

Layar yang akan digunakan sebuah tim untuk mengikuti subjek ini: ukuran, status, dan keputusannya. Nama adalah contoh dan nilai bersifat ilustratif.

Penjalan model terhubung

Digital twins: method and limits · Coupled model A · Scenario set 3

Ensambel berjalanGCRI · Ilmu Sistem dan Pemodelan

Grafik keterkaitan model

simpul: model · sisi: variabel yang dipertukarkan

Komponen terhubung

Hidrologi1 harilimpasanYa
Sistem tenaga listrik1 hpermintaan, pemadamanYa
Ekonomi1 kuartalkeluaran, hargaSebagian
Penduduk1 tahunketerpaparanYa

Keluaran ansambel

Coupled model runner: the screen’s structure, terms and states for Digital twins: method and limits.Nama contoh dan nilai ilustratif; sebuah rancangan, bukan catatan atau sistem yang aktif.
06Indikator

Apa yang diukur, dan seberapa baik.

Setiap indikator membawa satuan, frekuensi, jenis sumber di baliknya, dan label bukti yang akan dibawa suatu nilai. Tidak ada nilai yang ditampilkan: sebuah program menyediakannya berdasarkan wewenangnya sendiri.

IndikatorUnitKadensiJenis sumberLabel
Data latency from system to twinminutesberkelanjutanData pipeline monitoringTERAMATI
State estimation errorerror metricper evaluationValidation against measurementsESTIMASI
Decisions informed by the twinjumlahper periodCatatan keputusanDILAPORKAN
Sensor coverage of the systempercent of key variables measuredper penilaianSensor inventoryDINYATAKAN
Model components validatedpercentper penilaianValidation recordsDILAPORKAN
Security assessments completedjumlahper penilaianSecurity recordsDILAPORKAN
07Simulator kembaran dan rantai dampak

Model digital twins: method and limits as a system. Run the cascade.

Disusun dari profil bidang Nexus Standards profil area Standar bahaya majemuk dan berantai: bahaya yang disebutkannya, sistem dan sektor yang menanggung kerugian, kendali yang meredamnya, dan data yang mengamatinya. Pilih komponen, tentukan bahaya pemicu, dan telusuri kaskade langkah demi langkah. Tampilan Peta menempatkan proses pada contoh geografi dengan data terbuka. Setiap bobot keterkaitan adalah asumsi yang dinyatakan dan dapat Anda ubah. Model pengajaran, bukan prakiraan, penilaian, atau sertifikasi. Untuk memodelkan tempat pilihan Anda sendiri, buka System Builder.

Bahaya

Kendali

  • NS-0 Anggaran dasar dan prinsip
  • NS-3 UNI catatan risiko (tata bahasa, pemetaan ke sistem lama, kewenangan alokasi)
  • NS-9 UNI kontekstual (penerapan, instans, instans program)
  • NS-11 Verifikasi dan pemantauan (bukti, atestasi, pengamatan kesesuaian zero trust)
  • NRS-H61 Kelompok bahaya: Kegagalan berantai (NHS-1 sys.cascade)
  • NRS-H62 Keluarga bahaya: Peristiwa majemuk dan multibahaya (NHS-1 sys.compound)
  • NRS-H60 Kelompok bahaya: Gangguan rantai pasok dan aliran (NHS-1 sys.supply-chain)
  • NRS-H94 Keluarga bahaya: Peristiwa siber sistemik (NHS-1 cyber.systemic-cyber)
  • NRS-H107 Keluarga bahaya: Konsentrasi dan monokultur infrastruktur digital (NHS-1 tech.digital-concentration)
  • NRS-H7 Keluarga bahaya: Anomali sirkulasi skala besar (NHS-1 atmo.climate-mode)

Pengamatan

  • Aktivasi pemetaan cepat Copernicus EMS (dicantumkan sebagai rujukan)
  • OpenStreetMap planet dan replikasi (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Reanalisis ERA5 (Copernicus Climate Data Store) (dicantumkan sebagai rujukan)
  • Kerugian ekonomi langsung akibat bencana terhadap PDB global
  • Jumlah gangguan layanan dasar yang disebabkan bencana

Contoh geografi

  • Bangladesh: 134 sel heksagonal
  • Cahaya malam hari ini, pemadaman (VIIRS Day/Night Band), NASA GIBS
  • Karbon monoksida, sebaran asap (AIRS), NASA GIBS
  • Peringatan gangguan vegetasi, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
08Sumber

Asal bukti.

Set data publik bernama dan catatan kelembagaan, masing-masing dengan kelas lisensinya. Sumber berdasarkan perjanjian hanya digunakan sesuai ketentuannya dan tidak pernah diterbitkan ulang.

SumberApa yang diberikannyaKelas lisensi
Kerangka kembaran digital IRGCReference architecture for manufacturing digital twinsLicensed standard, purchase required
Digital Twin Consortium definitions and resourcesIndustry definitions and capability frameworksPublic, terms to check
National academies reports on digital twinsAssessment of foundational research gapsPublic, terms per publisher
Data assimilation literatureMethods for combining models and observationsLicence per publication
Published city and utility digital twin case studiesApplied twins and lessonsLicence per publication
09Metode dan bukti

How digital twins: method and limits is modelled, measured and tested.

Model, asumsi, data, dan ketidakpastiannya, dalam bentuk yang akan diperiksa ilmuwan atau insinyur. Strukturnya mengikuti metode yang dipublikasikan. Nilai yang digambar bersifat ilustratif, bukan temuan.

Model, persamaan, dan asumsi

The model structure used for digital twins: method and limits, the assumptions it makes and how each is tested.

Risiko elemen iRi = f(Hi, Ei, Vi, Ci)bahaya, keterpaparan, kerentanan, dan kapasitas penanggulangan
Kerugian tahunan yang diharapkanEAL = ∑k pk · Lkatas peristiwa k dengan probabilitas tahunan pk
Sistem terhubungxt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error
AsumsiMengapa ini dibuatBagaimana ini diuji
Bahaya dan eksposur bersifat independen dalam satu peristiwaMenjaga integral kerugian tetap dapat dihitungBandingkan dengan pencocokan kopula pada catatan gabungan
Keterkaitan bersifat linear di dekat titik operasiMembiarkan guncangan merambat melalui AUji di luar rentang linear lalu bandingkan
Kurva kerentanan dapat dipindahkan antartempatKurva lokal jarang tersediaValidasi terhadap kerugian teramati jika tersedia
Masukan
dataset berversi dengan asal-usul yang tercatat
Keluaran
distribusi, bukan angka tunggal
Kode
dirilis bersama kartu model dan pengujiannya
Reproduksi
data, kode, lingkungan, dan seed yang sama
Formulasi risiko standar dan ruang keadaan; asumsi yang tercantum lazim bagi metode tersebut, dinyatakan untuk ditinjau, bukan hasil.
Prinsip panduan FAIR · GO FAIR dan FORCE11W3C PROV · World Wide Web ConsortiumPanduan penanganan ketidakpastian secara konsisten · IPCCCEOS Analysis Ready Data · Committee on Earth Observation Satellites
10Keputusan

Siapa yang memutuskan, dan apa yang dilayani bukti.

Sistem Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.

Siapa yang memutuskanPertanyaannyaBukti yang dilayani halaman ini
Operators and city authoritiesWhether a kembaran digital is worth building and for which decisionsCapability assessments
Engineering teamsHow to validate and secure a twinValidation designs; architecture reviews
Procurement bodiesHow to distinguish twins from dashboards in tendersCapability criteria

Keluaran yang dihasilkan topik ini

  • Digital twin capability assessments
  • Validation designs for twin state estimates
  • Architecture and data flow reviews
  • Teaching material on twins as a method
11Pertanyaan inti

What experts ask about digital twins.

  • What does the twin represent, at what resolution, and what does it leave out?
  • How often is it updated with data, and how is kualitas data checked?
  • How is the twin’s accuracy tested, and for which purposes?
  • How are uncertainties shown to users?
  • Who is accountable when decisions rely on the twin?
12Mekanisme dan pendorong

What twins can and cannot do.

A twin combines models with live or regularly updated data. Data assimilation adjusts the model state to match observations, which can make short-term predictions more accurate. Twins are useful for monitoring, testing interventions virtually and training operators.

A twin is still a model. It represents only the processes and components that were built into it, at the resolution chosen, and it inherits the uncertainties and assumptions of its components. Visual realism can create an impression of completeness that the underlying model does not justify.

Twins can drift. As the real system changes, through new construction, ageing or changing behaviour, the twin must be updated and revalidated. A twin that is not maintained becomes a misleading picture.

13Metode dan data

Metode dan batasannya.

  1. 01

    Asimilasi data

    Combining model predictions with observations, using statistical methods. Requires good observation coverage.

  2. 02

    Validation for purpose

    Testing the twin against independent data for each intended use, using kuantifikasi ketidakpastian.

  3. 03

    Rekayasa sistem

    Defining scope, interfaces and requirements, using rekayasa sistem.

  4. 04

    Computing infrastructure

    Running and updating twins, using komputasi. Costs and security must be managed.

A digital twin is a representation, not reality. Its outputs carry the uncertainty of its models and data, and they are shown with that uncertainty.

15Where this page’s references

Where this page’s references lead.

Badan dan dokumen yang menjadi acuan halaman ini. Status dan edisi berubah; setiap tautan menuju badan penerbitnya.

16Pertanyaan

Tanya jawab.

What is a digital twin?
A virtual representation of a physical system that is updated with data from it and used to monitor, predict and support decisions about the system.
How is a digital twin different from a simulation?
A simulation can run without live data. A twin is continuously synchronised with its real counterpart through data assimilation.
What is data assimilation?
Methods that combine model forecasts with observations to estimate the current state of a system, widely used in weather forecasting.
Is a 3D city model a digital twin?
Not on its own. A twin also needs process models and data updates. Many products called twins are visualisations.
Can a twin predict the future?
It can make short-term predictions for represented processes, with uncertainty. Long-term or unrepresented effects are outside its reach.
How is a twin kept honest?
Through validation for each use, visible uncertainty, documented scope and regular revalidation as the real system changes.
Does GCRI certify digital twins?
No. GCRI does not certify. The topic provides method guidance.
LaporanBerkontribusi

Kontribusikan bukti dari halaman ini.

Laporan is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.

GCRIIlmu Sistem dan PemodelanMetode dan TeknisSkenario dan Uji Tekanan
Ilmu Sistem dan Pemodelan

Bawa metode, dataset, atau pertanyaan.

Informasi dan pertanyaan sudah terbuka hari ini. Sebuah pertanyaan menerima nomor referensi dan menyebutkan langkah berikutnya; lamaran, pembayaran, alokasi komputasi, dan pendaftaran hanya dibuka ketika tim, ketentuan, dan kapasitas tinjauannya tersedia.

The Global Centre for Risk and Innovation

Science · evidence · measurement

Not for profit

Our articles, maps and twins are free to read and free to republish. Readers and partners keep it that way.

Partner with us

Who funds us

GCRI is a not-for-profit institution. To ask who funds a piece of work, use the funding questions form.

Independence

Editors and the expert reviewers named on each article decide what we publish. Funders and partners do not review or approve articles before publication.

Licence

Articles: CC BY 4.0. Figures, maps, twins and data: CC BY 4.0. Other uses: ask through the permissions form.