برنامه های کاربردی از متاورس در محیط های صنعتی به طور پیوسته در حال رشد هستند، از جمله بستگان مهم آن، یعنی دوقلو دیجیتال. تعاریف زیادی از دوقلوهای دیجیتال وجود دارد، اما Venture Beat و Gartner مروری بر کار ارائه می دهند.
Venture Beat پیشنهاد میکند: «یک دوقلو دیجیتال دادهها را بین دنیای طبیعی و محیط دیجیتال (دوقلو) همگامسازی میکند و به افراد اجازه میدهد تا اقداماتی انجام دهند و در محیط مجازی تصمیمگیری کنند که میتواند به سرعت در دنیای واقعی آشکار شود.
به گفته شرکت تحلیلگر گارتنر، یک دوقلوی دیجیتال “نمایشی مبتنی بر یک شی یا پدیده فیزیکی است که استفاده از فناوریها و الگوریتمهای مجازیسازی را برای درک بهتر و پویایی بین اشیا و پدیدهها ممکن میسازد.”
در ابتداییترین سطح، یک دوقلو دیجیتالی نمایشی از پدیدهها یا اشیاء دنیای واقعی است که معیارهای مورد علاقه را برای بهبود درک پدیدهها یا اشیاء و ارائه پشتیبانی تصمیمگیری به دقت به تصویر میکشد. چنین سیستم هایی برای کارهای برنامه ریزی و طراحی مناسب هستند.
ترجیحاً، چنین دوقلوهای دیجیتالی نیز تغییرات در دنیای واقعی را در زمان واقعی منعکس می کنند تا همیشه وضعیت فعلی دوقلوهای دنیای واقعی را نشان دهند. در این مورد، سیستم های ضبط داده مورد نیاز است که ممکن است شامل سنسور، دوربین، میکروفون و غیره باشد. دوقلوهای دیجیتال بلادرنگ برنامه های نظارتی پیشرفته را برای هدایت وظایف عملیاتی فعال می کنند.
در نهایت، اگر تغییرات در نمایش مجازی نیز منجر به تغییرات مرتبط در شی یا سیستم دنیای واقعی شود، دوقلوهای دیجیتال میتوانند برنامههایی را در کنترل و عملیات بیابند.
دوقلوهای دیجیتال و دنیای واقعی
دوقلوهای دیجیتال میتوانند شامل نمایش مجازی از قطعات یا اجزا، تجهیزات، سیستمها یا واحدها و فرآیندهایی باشند که تعامل سیستمها را در کل یک مرکز تولید، در یک محیط شهری و در نهایت در سیاره ما تجسم میکنند. علاوه بر این، دوقلوهای دیجیتال میتوانند به کل زنجیرههای تامین یا فعالیتهای شرکت مرتبط باشند و میتوانند جنبههای مهم کل صنایع، مناطق و سیستمهای زیستمحیطی را منعکس کنند.
لایهها و بخشهای مختلف دوقلوهای دیجیتال میتوانند پشتیبانی مهمی برای تصمیمهای تجاری، اقتصادی، اجتماعی و سیاسی ارائه دهند. این دوقلوها می توانند از ترکیبات و بیوراکتورهای پیشرفته گرفته تا بدن انسان و کاربردهای پزشکی گرفته تا تأسیسات تولیدی و محیط های شهری تا کل اکوسیستم اکولوژیکی جهانی و دینامیک تغییرات آب و هوایی را شامل شود. گارتنر را پیشنهاد می کند.
انواع مختلف دوقلوهای دیجیتال موارد استفاده و اهداف متفاوتی دارند، اما با گذشت زمان از یکدیگر حمایت می کنند و حتی با پیشرفت فناوری های لازم و گسترش برنامه ها، روابط هم افزایی را توسعه می دهند. برخی از این برنامه ها به خوبی درک شده اند و در حال حاضر به طور معمول پیاده سازی شده اند. موارد استفاده دیگر، دیدگاههایی از آینده است که نیاز به ورود دادههای جامع – و در نتیجه جذب دادههای قابل توجه و زیرساختهای شبکه – و قدرت محاسباتی و مدلهایی دارد که ایجاد آنها سالها طول خواهد کشید.
بسیاری از کارشناسان بهروزرسانیها و ارائههای بیدرنگ را بخش مهمی از دوقلوهای دیجیتال میدانند. بدون شک، تجسم های بلادرنگ حوزه کاربرد را گسترش می دهند. تولید انعطاف پذیر فرآیندها، عملیات از راه دور و نظارت بر دارایی و ارزیابی عملکرد نیاز به به روز رسانی در زمان واقعی دارند. برخی از این برنامه ها حتی به تأخیر بسیار کم نیاز دارند تا امکان استفاده ایمن و کارآمد از ابزارها و سیستم ها را فراهم کنند.
برای نوکیا، رهبر فناوری ارتباطات، دوقلوهای دیجیتال به طور موثر پل بین دنیای فیزیکی و دیجیتال هستند. آنها در طول زمان دادههایی را در مورد ساختار یک سیستم، عملکرد آن و محیطی که در آن کار میکند جمعآوری میکنند، و از این دادهها میتوان با استفاده از تجزیه و تحلیل، فیزیک و یادگیری ماشین برای ایجاد هوش در بالا استفاده کرد. می گوید. بنابراین، امکان پرس و جو از دوقلو دیجیتال یک سیستم خاص و پرسش در مورد عملکرد و عملیات گذشته و حال آن، دریافت هشدارها و پیشبینیهای اولیه و بهبود عملکرد وجود دارد.
ترجیحاً، چنین دوقلوهای دیجیتالی تغییرات سیستم را در زمان واقعی نشان میدهند، اما حتی نمایش و تجسم با گذشت زمان میتواند روشنگر باشد – به عنوان مثال، برای تجزیه و تحلیل بلایا یا تحقیقات علمی. حتی نمایشهای ایستا – اگر جامع و جزئی باشد – میتوانند برنامههای کاربردی معناداری را برای کاربران و تصمیمگیرندگان فراهم کنند.
پس زمینه دوقلوهای دیجیتال
تاریخچه دوقلوهای دیجیتالی بیشتر از آن چیزی است که بسیاری تصور می کنند. ناسا ایده یک دوقلو دیجیتال را در دهه 1960 با ایجاد یک “مدل زنده” از ماموریت آپولو توسعه داد. این مدل به خدمه زمینی امکان تجزیه و تحلیل را می داد 1970 آپولو 13 در نزدیکی ترمینالکه فیلمی به همین نام ارائه می کند.
مهندسان توانستند اتفاقی را که اتفاق افتاده شبیهسازی کنند – یک مخزن اکسیژن منفجر شد – تا آسیب را ارزیابی کنند و راهحلهای ممکن را برای کمک به خدمه برای رسیدن ایمن به خانه در نظر بگیرند. این تیم رویدادها را در رایانه شبیهسازی کردند، اما همچنین به یک دوقلو فیزیکی – یک کپی از فضاپیما – برای کشف راهحلهای بالقوه نگاه کردند.
به گفته ناسا، این “دوقلو دیجیتال” اولین مورد از نوع خود است که امکان دریافت مداوم داده ها را برای مدل سازی رویدادهای منتهی به حادثه، برای تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی و کشف مراحل بعدی فراهم می کند. آژانس به بهبود مدلهای دیجیتال ادامه میدهد و تحولات اخیر در آن مورد بحث قرار گرفته است دوقلوهای دیجیتال و مدل های زنده در ناسا.
این آژانس مزایایی را بیان می کند که فراتر از برنامه ریزی اولیه و ارزیابی های اضطراری است و به اهمیت روزافزون دوقلوهای دیجیتالی با افزایش اندازه و مقیاس پروژه های مهندسی و ساختمانی اشاره می کند. در این بیانیه آمده است: “اهمیت دوقلوهای دیجیتال در حال افزایش است زیرا ما به دنبال جایگزین هایی برای گواهی سازه های بزرگ هستیم که نمی توان آنها را در امکانات آزمایشی موجود و سیستم های مستقلی که قطعی نیستند ارزیابی کرد.”
مثال دیگر این است شبیه ساز پرواز مایکروسافت سریالی که در اوایل دهه 1980 شروع شد. متیو بال در کتاب خود از شبیه سازی به عنوان نمونه اولیه یک متاورس بحث می کند متاورژن و اینکه چگونه همه چیز را متحول خواهد کرد. نسخههای جدیدتر Flight Simulator نمایشهایی واقعی و واقعی از مسیرهای پرواز، مناظر و فرودگاههای معتبر ارائه میکنند.
رابطه بین دوقلوهای دیجیتال حرفه ای و بازی به طور فزاینده ای در هم تنیده خواهد شد. به طور واقع بینانه، کاربردهای صنعتی و اهداف سرگرمی دوقلوهای دیجیتال بر یکدیگر تأثیر میگذارند و در نهایت حتی برای کاربردهای مختلف ادغام میشوند.
مزایای فراوان دوقلوهای دیجیتال
نسخههای مجازی سیستمها و فرآیندها میتوانند از آموزش و یادگیری پشتیبانی کنند، تفکر را هدایت کنند و درک را بهبود بخشند. در محیط آموزشی، ارائه سیستم های پیچیده از قبل برای دانشجویان پزشکی یا مهندسی کاربرد پیدا می کند. شبیهسازیهای فرآیند به کاربران اجازه میدهد تا درک درستی از پویاییهای اساسی داشته باشند و بینشی در مورد نتایج ارائه دهند. این امکان یکی از دلایل تلاش فعلی برای توسعه دوقلوهای دیجیتالی زمین برای مطالعه تغییرات آب و هوا و اثرات این پروژه است.
تحقیق و مدلسازی از نمایشهای دقیق و فزاینده با دانهبندی روزافزون بهره میبرد. چنین مدل هایی به تحقیقات بیولوژیکی برای مطالعه پروتئین ها و توسعه واکسن ها کمک می کند. نمایش آناتومی انسان به پزشکان اجازه می دهد تا جراحی ها و روش ها را با استفاده از داده های بیمار و آناتومی آنها آماده و آموزش دهند.
ترکیب مجازی سازی های واقعی سیستم ها و اجزاء با ابزارهای مدل سازی و طراحی پیشرفته فرصت های جدیدی را برای توسعه دهندگان محصول، طراحان سیستم و برنامه ریزان شبکه ارائه می دهد. نمونه سازی به یک فرآیند بسیار کارآمد و موثر تبدیل خواهد شد و تغییرات مدل با کلیک ماوس امکان پذیر است.
همکاری اعضای تیم و کارشناسان در مناطق زمانی یکی دیگر از مزایای سایت های متاورس است. اسناد پیشرفت مرتبط، به عنوان مثال در ساخت و ساز، تقریباً محصول جانبی کار طراحی و برنامه ریزی در حال انجام است. محصولات مصرفی، اجزای موتور، کل امکانات (از جمله عملیات مرتبط و تدارکات)، شبکههای زیرساختی مانند جادهها و سیستمهای فاضلاب، و حتی کل محیطهای شهری در قلمرو دیجیتال منعکس خواهند شد. چنین دوقلوهای دیجیتالی می توانند در دنیای واقعی به مهندسان خدمت کنند.
مهندسان شهر با رهایی از اتاق نشیمن میتوانند در خیابانها قدم بزنند واقعیت افزوده (XR) نیشانت باترا، مدیر ارشد استراتژی و فناوری نوکیا، خاطرنشان می کند. “با نگاه کردن به تقاطع ها از طریق این لنز متاورژن، آنها بلافاصله متوجه خواهند شد که حرکت یک ایستگاه اتوبوس یا اضافه کردن چراغ راهنمایی بر ترافیک چگونه تاثیر می گذارد. سپس تغییرات پیشنهادی خلاصه شده و در یک دوقلو دیجیتالی در سطح شهر آپلود می شودکه برنامه ریزان مرکزی می توانند در واقعیت مجازی با آن تعامل داشته باشند.
همانطور که دوقلوهای دیجیتالی بیشتر و بیشتر ایجاد می شوند، تعداد موارد استفاده افزایش می یابد زیرا برای مثال مدل سازی اطلاعات ساختمان با داده های مربوط به ماشین های خط مونتاژ و عملیات لجستیک ترکیب می شود. با افزایش ثروت اطلاعات، استفاده از دوقلوهای دیجیتال برای تصمیم گیری مدیریت به یک امر عادی تبدیل خواهد شد. هنگامی که چنین تجسمیهایی فیدهای دادههای بلادرنگ را در نظر میگیرند، بازنماییهای زنده ظاهر میشوند که نظارت مستمر، نگهداری پیشبینیشده و تنظیمات فوری فرآیندها و عملیات را امکانپذیر میسازد. نمایش های پیچیده تر از امکانات، حتی محله ها، به برنامه ریزان کمک می کند تا با بررسی اثرات ساخت و سازهای جدید بر محیط زیست، به اهداف پایداری دست یابند.
مشابه نحوه مشاهده ناسا وقایع آپولو 13، دوقلوهای دیجیتالی می توانند از تجزیه و تحلیل فاجعه و آماده سازی برای تعمیرات، تخلیه یا هر چیز دیگری که ممکن است مورد نیاز باشد پشتیبانی کند. دوقلوهای دیجیتال در شرایطی که دسترسی به منطقه دشوار است یا نیاز به زمان در دسترس ندارد، به ابزارهای مهمی تبدیل خواهند شد. خطوط لوله زیر آب، مناطق زلزلهزده یا حوادث صنعتی از دسترسی فوری به تصاویر سهبعدی، دادههای بلادرنگ بالقوه و قابلیتهای شبیهسازی بهره میبرند.
علاوه بر این، تجزیه و تحلیل پس از فاجعه برای جلوگیری از بلایای آینده با تغذیه دادههای موجود – مانند جعبههای سیاه هواپیما یا حسگرهای نظارت صنعتی – در مدلها برای بررسی بیشتر مفید خواهد بود. و ارائه های دیجیتال می توانند از یادگیری ماشینی و هوش مصنوعی به سرعت در حال پیشرفت استفاده کنند.
یکی دیگر از جنبه های مهم دوقلوهای دیجیتال، سهولت در ادغام طیف گسترده ای از مخازن داده های موجود است. احتمالاتی که هنگام اتصال این دوقلوها به وجود می آیند بسیار مهم خواهند بود – کل بیشتر از مجموع اجزای آن است.
مارتین شویرن نویسنده دادههای کوچک، اختلال بزرگ: نحوه تشخیص سیگنالهای تغییر و مدیریت عدم قطعیت (ISBN 9781632651921) است. او همچنین مشاور ارشد پیشبینی استراتژیک در Business Finland است و به استارتآپها و شرکتهای مستقر کمک میکند تا جایگاه خود را در بازار فردا پیدا کنند.