С увеличаването на количеството данни, с които разполагаме, се увеличава и количеството полезна информация, която можем да използваме, за да вземаме важни решения в реалния свят. Обобщенията, моделите и симулациите на точки от данни информират за тези решения. В ерата на големите данни, ткрайната следваща стъпка към това е концепцията за дигитални близнаци.
Цифровият близнак е виртуално представяне на някакъв физически обект или процес. Това са симулации, които могат да предскажат как даден обект или услуга ще се представят в реалния свят.
Различни индустрии започнаха да търсят внедряване на цифрови близнаци на собствените си продукти и услуги, за да направят всякакви подобрения.
Нека да разгледаме историята на дигиталните близнаци и как те се различават от симулациите, които най-често се използват днес. Ще разгледаме и как дигиталните близнаци могат да революционизират различни индустрии, от здравеопазване, до производство или дори цели градове.
Какво е Digital Twin?
Историята
Терминът „цифров близнак“ се появи за първи път в документите на НАСА през 2010 г. Цифровият близнак беше описан като „интегрирана мултифизична, многомащабна вероятностна симулация на превозно средство или система, която използва най-добрите налични физически модели, актуализации на сензори, история на флота и т.н., за да отразява живота на своя летящ близнак.”
Тази технология по-късно вдъхнови американските военновъздушни сили, които използват цифрови близнаци на корпусите на техните самолети, за да предскажат умора и повреди. Те нарекоха тази технология Airframe Digital Twin и имаше за цел да служи като виртуален здравен сензор през целия жизнен цикъл на отделния самолет.
Цифров близнак срещу модели
Един от ключовите аспекти на цифровия близнак е, че близнакът трябва да има съответен обект в реалния свят. Цифровият близнак е повече от просто чертеж или схема.
Съвременната дефиниция на цифровия близнак счита за най-добре цифровият модел и физическият обект да бъдат замислени едновременно. Тези близнаци „растват“ заедно с течение на времето.
Подходът на дигитален близнак към производството би включвал цифровия близнак дори след етапа на прототипа. Данните, извлечени от прототипа, могат да се използват за подобряване на цифровия близнак. След това подобреният модел може да предскаже производителността на бъдещите прототипи.
Характеристики на дигиталните близнаци
- Свързване
Цифров близнак изисква свързаност. Връзката между дигитален близнак и неговия аналог в реалния живот изисква надежден поток от данни. Технологията за цифрови близнаци може да използва Интернет на нещата (IoT) и машинно обучение (ML), за да анализира непрекъснато данни, идващи от сензори от множество източници. - Хомогенизация
Поради нарастването на наличната изчислителна мощност, сега сме в състояние да реализираме почти хомогенизиране на данни, идващи от различни източници. И тъй като всички необходими данни са уловени в едно цяло, те са много по-лесни за споделяне. - Препрограмируемост
Технологията на цифровите близнаци ни позволява да препрограмираме услуги и продукти въз основа на обратна връзка в реално време. Използвайки ML, можем да имаме цифрови близнаци, които дори стават по-интелигентни при вземането на решения, тъй като се събират повече данни. - модулност
Големи, сложни системи, заснети с помощта на технологията за цифрови близнаци, се възползват от модулността на дизайна. DT могат да позволят на производителите да разберат кои конкретни компоненти в дадено устройство са по-слаби.
Приложения за цифрови близнаци
Дигиталните близнаци могат да бъдат приложени в почти всяка индустрия. Такъв мощен модел би могъл да подобри етапите на проектиране, производство и експлоатация на конкретен продукт или услуга. Следват някои примери за това как технологиите за цифрови близнаци могат да бъдат приложени в определени сектори.
1. Авиацията
Използвайки дигитални близнаци, компаниите вече могат да имат цифров отпечатък върху целия начин на живот на продукта, от дизайна до операциите.
Например аерокосмическата компания Boeing използва цифрови близнаци, за да проектират самолетите си. Те могат да изпълняват симулации на всички части на самолета, за да предскажат как и кога може да се провалят в бъдеще.
Този тип моделно базирано инженерство ускорява изследванията и разработките и дава възможност за интегрирана система. Етапите на проектиране, производство и експлоатация вече протичат паралелно и споделят данни помежду си.
2. Вериги за доставки
Цифровите близнаци могат да се използват в действителност вериги за доставки за създаване на подробен модел на поведението на веригата за доставки. Дигитални близнаци позволяват корекции в движение и много подробен изглед на цялата верига на доставки.
Цифровите близнаци във веригата за доставки използват информационни канали в реално време. Данни като предстоящи пратки, местоположения на превозните средства и инвентар могат да помогнат за оценка на текущото състояние на веригата за доставки. Тези дигитални близнаци могат да бъдат програмирани да предприемат конкретно действие, след като настъпят определени събития, като например когато даден продукт е изчерпан.
В светлината на пандемията от COVID-19 цифровите модели на веригата за доставки могат да помогнат за смекчаване на рисковете. Цифровите близнаци позволяват точно проследяване и доставка на важни активи като ваксини, лабораторни проби и друго медицинско оборудване.
Активи като ваксините изискват определени температури по време на транспортиране, които могат да бъдат наблюдавани с помощта на цифрови близнаци.
3. Здравеопазване
Използвайки технологията за цифрови близнаци, лекарите скоро могат да създават виртуални органи, които могат да бъдат персонализирани за конкретен пациент. Учени от Клиниката по кардиология в университетската болница в Хайделберг, Германия, вече започнаха да симулират дигитален близнак на сърце. Виртуалното сърце може да се използва за прогнозиране на прогресията на сърдечното заболяване на пациента и отговорите на лечението с лекарства.
Използвайки тези дигитални близнаци, лекарите могат да видят степента на успех на сърдечната операция, преди да бъдат взети каквито и да е решения. По-сложните модели на риска като дигитални близнаци могат да намерят решения, които отговарят на конкретен пациент, а не само решение за конкретна рискова група.
4. Цифрови побратимени градове
С нарастващото търсене на интелигентни градове скоро ще има огромно количество данни, събирани в градовете. Умните градове имат за цел да проследяват всички видове градска дейност, от данни за трафика, проследяване на контакти и показатели за околната среда.
В резултат на това наличието на тези данни ще ни позволи скоро да създадем дигитални близнаци от цели градове.
Според Arup, „обещанието на градския дигитален близнак е да помогне за осигуряване на среда за симулация, за тестване на политическите опции, извеждане на зависимости и позволява сътрудничество в областите на политиката, като същевременно подобрява ангажираността с гражданите и общностите“.
Всички тези данни могат да се използват за планиране на сценарии и предотвратяване на бъдещи катастрофи.
Един успешен дигитален град-близнак ще помогне за информирането решения за вземане на политики също така. Данните за времето, моделите на транспортиране и данните от преброяването могат да позволят повече инициативи, базирани на данни от служители на местните власти.
Ако градовете могат да осигурят полезни портали за своите граждани, тогава цифровият близнак на града може също да улови нуждите и изискванията на своя аналог в реалния живот.
Заключение
Технологията на цифровите близнаци дава възможност на различни индустрии да вземат по-добри решения.
Когато залозите са високи, като например в здравеопазването или авиационната индустрия, компаниите са готови да инвестират в цифрови близнаци, за да гарантират, че всеки риск е смекчен.
Сложни сектори като управлението на веригата за доставки ще се възползват от възможността да виждат почти всяко ниво на детайлност в системата.
Освен това тези сектори могат да използват AI и машинно обучение, за да подобрят системата, тъй като се събират повече данни от реалния свят.
Ако сте намерили тази статия за проницателна, споделете тази статия и се абонирайте за HashDork's Седмичен бюлетин за повече статии за последните новини за AI и Future Tech.
Оставете коментар