Wraz ze wzrostem ilości danych, które posiadamy, rośnie również ilość przydatnych informacji, które możemy wykorzystać do podejmowania ważnych decyzji w prawdziwym świecie. Podsumowania, modele i symulacje punktów danych są podstawą tych decyzji. W dobie Big Data, tOstatecznym następnym krokiem w tym kierunku jest koncepcja cyfrowych bliźniaków.
Cyfrowy bliźniak to wirtualna reprezentacja jakiegoś fizycznego obiektu lub procesu. Są to symulacje, które mogą przewidzieć, jak dany obiekt lub usługa będzie działać w rzeczywistym świecie.
Różne branże zaczęły rozważać wdrożenie cyfrowych bliźniaków własnych produktów i usług, aby wprowadzić wszelkiego rodzaju ulepszenia.
Przyjrzyjmy się historii cyfrowych bliźniaków i tym, czym różnią się one od najczęściej używanych obecnie symulacji. Przyjrzymy się również, w jaki sposób cyfrowe bliźniaki mogą zrewolucjonizować różne branże, od opieki zdrowotnej po produkcję, a nawet całe miasta.
Co to jest cyfrowy bliźniak?
Historia
Termin „cyfrowy bliźniak” pojawił się po raz pierwszy w dokumentach NASA w 2010 roku. Cyfrowy bliźniak został opisany jako „zintegrowana wielofizyczna, wieloskalowa probabilistyczna symulacja pojazdu lub systemu, która wykorzystuje najlepsze dostępne modele fizyczne, aktualizacje czujników, historię floty itd., aby odzwierciedlić życie jego latającego bliźniaka”.
Technologia ta zainspirowała później Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych, które zastosowały bliźniaki cyfrowe płatowców swoich samolotów w celu przewidywania zmęczenia i uszkodzeń. Nazwali tę technologię Airframe Digital Twin i miała służyć jako wirtualny czujnik stanu przez cały cykl życia poszczególnych samolotów.
Cyfrowy bliźniak kontra modele
Jednym z kluczowych aspektów cyfrowego bliźniaka jest to, że bliźniak musi mieć odpowiedni obiekt w świecie rzeczywistym. Cyfrowy bliźniak to coś więcej niż tylko plan lub schemat.
Współczesna definicja cyfrowego bliźniaka uważa, że najlepiej jest, gdy model cyfrowy i obiekt fizyczny powstają w tym samym czasie. Te bliźniaki „rosną” razem w miarę upływu czasu.
Podejście cyfrowego bliźniaka do produkcji obejmowałoby cyfrowego bliźniaka nawet po etapie prototypu. Dane pobrane z prototypu można wykorzystać do udoskonalenia cyfrowego bliźniaka. Ulepszony model może następnie przewidywać wydajność przyszłych prototypów.
Charakterystyka cyfrowych bliźniaków
- Łączność
Cyfrowy bliźniak wymaga łączności. Relacja między cyfrowym bliźniakiem a jego prawdziwym odpowiednikiem wymaga niezawodnego przepływu danych. Technologia cyfrowych bliźniaków może wykorzystywać Internet rzeczy (IoT) i uczenie maszynowe (ML) do ciągłej analizy danych pochodzących z czujników z wielu źródeł. - Homogenizacja
Dzięki rosnącej dostępnej mocy obliczeniowej jesteśmy obecnie w stanie realizować niemal homogenizację danych pochodzących z różnych źródeł. A ponieważ wszystkie potrzebne dane są gromadzone w jednej jednostce, można je znacznie łatwiej udostępniać. - Przeprogramowalność
Technologia cyfrowych bliźniaków pozwala nam przeprogramowywać usługi i produkty w oparciu o informacje zwrotne w czasie rzeczywistym. Korzystając z ML, możemy mieć cyfrowych bliźniaków, którzy stają się jeszcze bardziej inteligentni w podejmowaniu decyzji w miarę gromadzenia większej ilości danych. - Modułowość
Duże, złożone systemy rejestrowane przy użyciu technologii cyfrowych bliźniaków korzystają z modułowości projektu. DT mogą umożliwić producentom ustalenie, które poszczególne komponenty urządzenia nie działają.
Cyfrowe aplikacje bliźniacze
Cyfrowe bliźniaki można zastosować w niemal każdej branży. Tak potężny model mógłby usprawnić etapy projektowania, produkcji i eksploatacji konkretnego produktu lub usługi. Poniżej przedstawiono kilka przykładów zastosowania technologii cyfrowych bliźniaków w określonych sektorach.
1. Lotnictwo
Korzystając z cyfrowych bliźniaków, firmy mogą teraz mieć cyfrowy ślad całego stylu życia produktu, od projektu po operacje.
Na przykład firma lotnicza Boeing używa cyfrowych bliźniaków do projektowania swoich samolotów. Mogą przeprowadzać symulacje wszystkich części samolotu, aby przewidzieć, jak i kiedy mogą ulec awarii w przyszłości.
Ten typ inżynieria oparta na modelach przyspiesza badania i rozwój oraz pozwala na stworzenie zintegrowanego systemu. Etapy projektowania, produkcji i eksploatacji przebiegają teraz równolegle i współdzielą między sobą dane.
2. Łańcuchy dostaw
Cyfrowe bliźniaki mogą być używane w rzeczywistości dostarczać łańcuchy do stworzenia szczegółowego modelu zachowania łańcucha dostaw. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają korekty w locie i bardzo szczegółowy widok całego łańcucha dostaw.
Cyfrowe bliźniaki łańcucha dostaw korzystają z kanałów informacyjnych w czasie rzeczywistym. Dane, takie jak nadchodzące dostawy, lokalizacje pojazdów i zapasy, mogą pomóc w ocenie aktualnego stanu łańcucha dostaw. Te cyfrowe bliźniaki można zaprogramować tak, aby podejmowały określone działania po wystąpieniu określonych zdarzeń, na przykład gdy produkt jest niedostępny.
W świetle pandemii COVID-19 cyfrowe modele łańcucha dostaw mogą pomóc w ograniczeniu ryzyka. Cyfrowe bliźniaki umożliwiają dokładne śledzenie i dostarczanie ważnych zasobów, takich jak szczepionki, próbki laboratoryjne i inny sprzęt medyczny.
Zasoby takie jak szczepionki wymagają podczas transportu określonych temperatur, które można monitorować za pomocą cyfrowych bliźniaków.
3. Opieka zdrowotna
Korzystając z technologii cyfrowych bliźniaków, lekarze mogą wkrótce tworzyć wirtualne narządy, które można dostosować do konkretnego pacjenta. Naukowcy z Kliniki Kardiologii Szpitala Uniwersyteckiego w Heidelbergu w Niemczech rozpoczęli już symulację cyfrowego bliźniaka serce. Wirtualne serce można wykorzystać do przewidywania postępu choroby serca pacjenta i odpowiedzi na leczenie farmakologiczne.
Korzystając z tych cyfrowych bliźniaków, lekarze mogą zobaczyć wskaźnik powodzenia operacji serca przed podjęciem jakichkolwiek decyzji. Bardziej złożone modele ryzyka, takie jak cyfrowe bliźniaki, mogą znaleźć rozwiązania pasujące do konkretnego pacjenta, a nie tylko rozwiązania dla określonej grupy ryzyka.
4. Cyfrowe miasta partnerskie
Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na inteligentne miasta, wkrótce w miastach będzie gromadzona ogromna ilość danych. Inteligentne miasta mają na celu śledzenie wszelkiego rodzaju aktywności miasta, od danych o ruchu drogowym, śledzenia kontaktów i wskaźników środowiskowych.
W rezultacie dostępność tych danych pozwoli nam wkrótce stworzyć cyfrowe bliźniaki z całych miast.
Zgodnie z Arup, „obietnicą cyfrowego bliźniaka miasta jest pomoc w zapewnieniu środowiska symulacyjnego, testowanie opcji politycznych, wydobycie zależności i umożliwienie współpracy w różnych obszarach polityki, przy jednoczesnym zwiększeniu zaangażowania obywateli i społeczności”.
Wszystkie te dane można wykorzystać do planowania scenariuszy i zapobiegania przyszłym katastrofom.
Odnoszące sukcesy cyfrowe miasto bliźniacze pomoże w informowaniu decyzje polityczne również. Dane o pogodzie, wzorcach transportu i dane ze spisów powszechnych mogą umożliwić urzędnikom samorządowym podejmowanie większej liczby inicjatyw opartych na danych.
Jeśli miasta mogą zapewnić przydatne portale dla swoich obywateli, cyfrowy bliźniak miasta może również uchwycić potrzeby i wymagania swojego rzeczywistego odpowiednika.
Wnioski
Technologia cyfrowych bliźniaków umożliwia różnym branżom podejmowanie lepszych decyzji.
Gdy stawka jest wysoka, na przykład w służbie zdrowia lub przemyśle lotniczym, firmy są skłonne inwestować w cyfrowe bliźniaki, aby zminimalizować wszelkie ryzyko.
Złożone sektory, takie jak zarządzanie łańcuchem dostaw, odniosą korzyści z możliwości zobaczenia praktycznie każdego poziomu szczegółowości w systemie.
Ponadto sektory te mogą następnie wykorzystywać sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe do ulepszania systemu w miarę gromadzenia większej ilości danych z rzeczywistego świata.
Jeśli uważasz ten artykuł za wnikliwy, udostępnij ten artykuł i zasubskrybuj HashDork's Tygodnik aby uzyskać więcej artykułów na temat najnowszych wiadomości dotyczących AI i Future Tech.
Dodaj komentarz