مع زيادة كمية البيانات التي لدينا ، تزداد كذلك كمية المعلومات المفيدة التي يمكننا استخدامها لاتخاذ قرارات مهمة في العالم الحقيقي. تلخص هذه القرارات الملخصات والنماذج والمحاكاة لنقاط البيانات. في عصر البيانات الضخمة ، روالخطوة التالية النهائية لهذا هو مفهوم التوائم الرقمية.
التوأم الرقمي هو تمثيل افتراضي لبعض الأشياء المادية أو العمليات. هذه هي عمليات المحاكاة التي يمكن أن تتنبأ بكيفية أداء كائن أو خدمة معينة في العالم الحقيقي.
بدأت الصناعات المختلفة في النظر في تنفيذ التوائم الرقمية لمنتجاتها وخدماتها لإجراء جميع أنواع التحسينات.
دعنا نلقي نظرة على تاريخ التوائم الرقمية ، وكيف تختلف عن عمليات المحاكاة الأكثر استخدامًا اليوم. سننظر أيضًا في كيف يمكن للتوائم الرقمية إحداث ثورة في مختلف الصناعات ، من الرعاية الصحية إلى التصنيع أو حتى مدن بأكملها.
ما هو Digital Twin؟
التاريخ
ظهر مصطلح "التوأم الرقمي" لأول مرة في وثائق وكالة ناسا في عام 2010. وقد تم وصف التوأم الرقمي بأنه "محاكاة احتمالية متكاملة متعددة الفيزيائية ومتعددة النطاقات لمركبة أو نظام يستخدم أفضل النماذج المادية المتاحة ، وتحديثات أجهزة الاستشعار ، وتاريخ الأسطول. ، وما إلى ذلك ، لتعكس حياة توأمها الطائر ".
ألهمت هذه التكنولوجيا فيما بعد سلاح الجو الأمريكي ، الذي يعمل التوائم الرقمية من هياكل طائراتهم للتنبؤ بالإرهاق والأضرار. أطلقوا على هذه التقنية اسم Airframe Digital Twin ، وكان هدفها أن تكون بمثابة مستشعر صحة افتراضي طوال دورة حياة الطائرة الفردية.
التوأم الرقمي مقابل الموديلات
أحد الجوانب الرئيسية للتوائم الرقمية هو أن التوأم يجب أن يكون لهما كائن مقابل في العالم الحقيقي. التوأم الرقمي هو أكثر من مجرد مخطط أو تخطيطي.
يعتبر التعريف الحديث للتوائم الرقمية أنه من الأفضل تصور النموذج الرقمي والجسم المادي في نفس الوقت. هذان التوأم "ينموان" معًا بمرور الوقت.
قد يشمل نهج التوأم الرقمي للتصنيع التوأم الرقمي حتى بعد مرحلة النموذج الأولي. يمكن استخدام البيانات المسترجعة من النموذج الأولي لتحسين التوأم الرقمي. يمكن للنموذج المحسن بعد ذلك التنبؤ بأداء النماذج الأولية المستقبلية.
خصائص التوائم الرقمية
- الإتصال
يتطلب التوأم الرقمي الاتصال. تتطلب العلاقة بين التوأم الرقمي ونظيره الحقيقي تدفقًا موثوقًا للبيانات. يمكن لتقنية التوأم الرقمي استخدام إنترنت الأشياء (IoT) والتعلم الآلي (ML) لتحليل البيانات الواردة باستمرار من أجهزة الاستشعار من مصادر متعددة. - التجانس
نظرًا لارتفاع قوة الحوسبة المتاحة ، أصبح بإمكاننا الآن تحقيق التجانس القريب للبيانات الواردة من مصادر مختلفة. ونظرًا لأن جميع البيانات المطلوبة يتم التقاطها في كيان واحد ، فمن السهل مشاركتها. - إعادة البرمجة
تتيح لنا تقنية التوأم الرقمي إعادة برمجة الخدمات والمنتجات بناءً على التعليقات في الوقت الفعلي. باستخدام ML ، يمكننا الحصول على توائم رقمية تصبح أكثر ذكاءً في اتخاذ القرار مع جمع المزيد من البيانات. - نمطية
تستفيد الأنظمة الكبيرة والمعقدة التي يتم التقاطها باستخدام تقنية التوأم الرقمي من نمطية التصميم. يمكن أن تمكن DTs الشركات المصنعة من معرفة أي مكونات معينة في الجهاز ضعيفة الأداء.
تطبيقات التوأم الرقمي
يمكن تطبيق التوائم الرقمية في أي صناعة تقريبًا. يمكن لمثل هذا النموذج القوي تحسين مراحل التصميم والتصنيع والتشغيل لمنتج أو خدمة معينة. فيما يلي بعض الأمثلة على كيفية تطبيق تقنيات التوأم الرقمية على قطاعات معينة.
1. طيران
باستخدام التوائم الرقمية ، يمكن للشركات الآن الحصول على بصمة رقمية لنمط حياة المنتج بالكامل ، من التصميم إلى العمليات.
على سبيل المثال ، شركة الطيران بوينغ تستخدم التوائم الرقمية لتصميم طائراتهم. يمكنهم إجراء عمليات محاكاة لجميع أجزاء الطائرة لتوقع كيف ومتى قد يفشلون في المستقبل.
هذا النوع من الهندسة القائمة على النموذج يسرع البحث والتطوير ويسمح لنظام متكامل. تجري الآن مراحل التصميم والتصنيع والتشغيل بالتوازي وتشارك البيانات مع بعضها البعض.
2. سلاسل التوريد
يمكن استخدام التوائم الرقمية في الواقع سلاسل التوريد لإنشاء نموذج مفصل لسلوك سلسلة التوريد. التوائم الرقمية تمكين التعديلات السريعة وعرض مفصل للغاية لسلسلة التوريد بأكملها.
تستخدم التوائم الرقمية لسلسلة التوريد تغذية المعلومات في الوقت الفعلي. يمكن أن تساعد البيانات مثل الشحنات القادمة ومواقع المركبات والمخزون في تقييم الحالة الحالية لسلسلة التوريد. يمكن برمجة هذه التوائم الرقمية لاتخاذ إجراء معين بمجرد حدوث أحداث معينة ، مثل عندما يكون المنتج غير متوفر في المخزون.
في ضوء جائحة COVID-19 ، يمكن أن تساعد النماذج الرقمية لسلسلة التوريد في التخفيف من المخاطر. تسمح التوائم الرقمية بالتتبع الدقيق وتسليم الأصول المهمة مثل اللقاحات وعينات المختبر وغيرها من المعدات الطبية.
تتطلب الأصول مثل اللقاحات درجات حرارة معينة أثناء النقل ، والتي يمكن مراقبتها باستخدام التوائم الرقمية.
3. الرعاية الصحية
باستخدام تقنية التوائم الرقمية ، يمكن للأطباء قريبًا إنشاء أعضاء افتراضية يمكن تخصيصها لمريض معين. بدأ العلماء في عيادة أمراض القلب في مستشفى جامعة هايدلبرغ بألمانيا بالفعل محاكاة التوأم الرقمي لـ قلب. يمكن استخدام القلب الافتراضي للتنبؤ بتطور مرض قلب المريض واستجاباته للعلاجات الدوائية.
باستخدام هذين التوائم الرقمية ، يمكن للأطباء رؤية معدل نجاح جراحة القلب قبل اتخاذ أي قرارات. يمكن لنماذج المخاطر الأكثر تعقيدًا مثل التوائم الرقمية إيجاد حلول تناسب مريض معين وليس مجرد حل لمجموعة مخاطر معينة.
4. المدن التوأم الرقمية
مع تزايد الطلب على المدن الذكية ، سيكون هناك قريبًا كمية هائلة من البيانات التي يتم جمعها في المدن. تهدف المدن الذكية إلى تتبع جميع أنواع أنشطة المدينة ، من بيانات حركة المرور وتتبع جهات الاتصال والمؤشرات البيئية.
ونتيجة لذلك ، فإن توفر هذه البيانات سيسمح لنا قريبًا بإنشاء توائم رقمية من مدن بأكملها.
وفقًا اروب، "وعد التوأم الرقمي للمدينة هو المساعدة في توفير بيئة محاكاة ، لاختبار خيارات السياسة ، وإبراز التبعيات والسماح بالتعاون عبر مجالات السياسة ، مع تحسين المشاركة مع المواطنين والمجتمعات."
يمكن استخدام كل هذه البيانات لتخطيط السيناريو ومنع الكوارث المستقبلية.
سوف تساعد المدينة الرقمية التوأم الناجحة في الإعلام قرارات صنع السياسة أيضًا. يمكن للبيانات المتعلقة بالطقس وأنماط النقل وبيانات التعداد أن تسمح بمزيد من المبادرات القائمة على البيانات من مسؤولي الحكومة المحلية.
إذا استطاعت المدن توفير بوابات مفيدة لمواطنيها ، فيمكن للتوأم الرقمي للمدينة أيضًا أن يلتقط احتياجات ومتطلبات نظيره في الحياة الواقعية.
وفي الختام
تعمل تقنية التوأم الرقمي على تمكين الصناعات المختلفة من اتخاذ قرارات أفضل.
عندما تكون المخاطر عالية ، كما هو الحال في الرعاية الصحية أو صناعة الطيران ، تكون الشركات على استعداد للاستثمار في التوائم الرقمية لضمان التخفيف من أي مخاطر.
ستستفيد القطاعات المعقدة مثل إدارة سلسلة التوريد من القدرة على رؤية كل مستوى من التفاصيل تقريبًا في النظام.
علاوة على ذلك ، قد تستخدم هذه القطاعات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي لتحسين النظام حيث يتم جمع المزيد من البيانات من العالم الحقيقي.
إذا وجدت هذه المقالة ثاقبة ، فقم بمشاركة هذه المقالة والاشتراك في HashDork's النشرة الأسبوعية لمزيد من المقالات حول أحدث أخبار الذكاء الاصطناعي وتقنية المستقبل.
اترك تعليق