اینترنت اشیا

فناوری دوقلوی دیجیتال چیست؟

بازدید: 274 آخرین به‌روزرسانی: 16 خرداد 1403

مقدمه

دوقلو دیجیتال (Digital Twin)، یک پدیده نوظهور در علم فناوری اطلاعات و مهندسی صنایع است که به وسیله آن توانایی شبیه‌سازی دقیق و کامل یک سیستم یا فرآیند فیزیکی در دنیای دیجیتال فراهم می‌شود. این مفهوم از ارتباط محکمی بین دنیای واقعی و مدل دیجیتال آن ایجاد می‌کند، به طوری که اطلاعات به طور زمان واقعی بین دو محیط جریان دارد. با ما همراه باشید تا با این فناوری آشنا شویم.

دوقلو دیجیتال یا دیجیتال تویین چیست؟

یک دوقلو دیجیتال (Digital Twin) نمایش مجازی یک شی یا سیستم است که برای انعکاس دقیق یک شی فیزیکی طراحی شده است. این فناوری چرخه حیات شی را در بر می‌گیرد، با داده‌های بلادرنگ به‌روز می‌شود و از شبیه‌سازی، یادگیری ماشین و استدلال برای کمک به تصمیم‌گیری استفاده می‌کند. برای اینکه متوجه شویم فناوری دوقلو دیجیتال چگونه کار می‌کند، یک توربین بادی را در نظر بگیرید که با حسگرهای مختلف مرتبط با مناطق حیاتی کارایی مجهز شده است. این حسگرها داده‌هایی را در مورد جنبه‌های مختلف کارایی جسم فیزیکی مانند انرژی خروجی، دما، شرایط آب و هوایی و موارد دیگر تولید می‌کنند. سیستم پردازش این اطلاعات را دریافت کرده و به طور پویا آن را در نسخه دیجیتال اعمال می‌کند. پس از ارائه داده‌های مربوطه، مدل دیجیتال می‌تواند برای انجام شبیه‌سازی‌های مختلف، تجزیه و تحلیل مشکلات کارایی و ایجاد پیشرفت‌های بالقوه مورد استفاده قرار گیرد. هدف نهایی به دست آوردن دانش ارزشمندی است که بتوان از آن برای بهبود موجودیت فیزیکی اصلی استفاده کرد.

انواع دوقلوی دیجیتال

چند نوع مختلف از دوقلوهای دیجیتال وجود دارد:

اول، یک محصول دوقلو وجود دارد که نمایشی از یک محصول است. این دوقلو دیجیتال می‌تواند محصولاتی را در مراحل مختلف چرخه عمر، از طراحی مفهومی اولیه و مهندسی گرفته تا عملکرد کامل، شامل شود؛ به این معنی که شما داده‌های زنده و بی‌درنگ از یک محصول به‌گونه‌ای دریافت می‌کنید که گویی در حال خدمت است. یکی از نمونه‌های عالی یک محصول دوقلو Google Maps است که یک دوقلوی دیجیتالی از سطح زمین است. داده‌های بی‌درنگ ترافیک را به هم پیوند می‌دهد تا به بهینه‌سازی رفت و آمد شما کمک کند.

انواع دیگر دوقلوها عبارتند از دوقلوهای کارخانه تولید، که نمایانگر یک مرکز تولیدی کامل هستند، یا دوقلوهای زنجیره تامین و تهیه، که به آن‌ها دوقلوهای شبکه‌ای نیز می‌گویند. و در نهایت، دوقلوهای زیرساخت نشان دهنده زیرساخت‌های فیزیکی مانند یک بزرگراه، یک ساختمان یا حتی یک استادیوم هستند.

در حالت کلی چهار دسته زیر بسیار رایج هستند:

دوقلوهای دوقلوهای جزئی (Part twins): ابتدایی‌ترین سطح و برای اشیایی مانند مجموعه‌های فرعی مکانیکی است.
دوقلوهای دارایی (Asset twins) (محصول): دو یا چند بخش که تعامل آن‌ها در دوقلو دیجیتال نشان داده شده است.
دوقلو سیستمی (System twins) (واحد): دارایی‌ها در یک واحد کامل و کارآمد ادغام شده‌اند.
دوقلوهای پردازشی (Process twins): سیستم‌هایی که با هم کار می‌کنند تا به یک هدف بزرگتر خدمت کنند.

تفاوت بین شبیه‌سازی و دوقلوی دیجیتال چیست؟

اگرچه شبیه‌سازی‌ها و دوقلوهای دیجیتالی هر دو از مدل‌های دیجیتالی برای تکرار فرآیندهای مختلف سیستم استفاده می‌کنند، یک دوقلو دیجیتال در واقع یک محیط مجازی است که آن را برای مطالعه بسیار غنی‌تر می‌کند. تفاوت بین یک دوقلو دیجیتال و یک شبیه‌سازی تا حد زیادی به مقیاس بستگی دارد: در حالی که یک شبیه‌سازی معمولاً یک فرآیند خاص را مطالعه می‌کند، یک دوقلو دیجیتال می‌تواند هر تعداد شبیه‌سازی مفید را برای مطالعه چندین فرآیند اجرا کند.

تفاوت‌ها به همین جا ختم نمی‌شود. برای مثال، شبیه‌سازی‌ها معمولاً از داشتن داده‌های بلادرنگ سودی نمی‌برند. اما دوقلوهای دیجیتال حول یک جریان دو طرفه اطلاعات طراحی شده‌اند که زمانی اتفاق می‌افتد که حسگرهای شی داده‌های مربوطه را به پردازنده سیستم ارائه می‌دهند و سپس دوباره زمانی اتفاق می‌افتد که بینش ایجاد شده توسط پردازنده با شی منبع اصلی به اشتراک گذاشته شود.

دوقلوهای دیجیتال با داشتن داده‌های بهتر و دائماً به‌روز شده مربوط به طیف گسترده‌ای از حوزه‌ها، همراه با قدرت محاسباتی زیاد که همراه با یک محیط مجازی است، می‌توانند مسائل بیشتری را از نقطه نظرهای بسیار بیشتری نسبت به شبیه‌سازی‌های استاندارد با پتانسیل بیشتر برای بهبود محصولات و فرآیندها مطالعه کنند.

یک دوقلو دیجیتال، در اصل، یک برنامه کامپیوتری است که از داده‌های دنیای واقعی برای ایجاد شبیه‌سازی‌هایی استفاده می‌کند که می‌تواند عملکرد یک محصول یا فرآیند را پیش‌بینی کند. شبیه‌سازی بر اساس شرایط فعلی دارایی و داده‌های تاریخی است. این برنامه‌ها می‌توانند اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل نرم‌افزار را برای افزایش خروجی یکپارچه کنند. استفاده از حسگرهای اینترنت اشیا (IOT) امکان انتقال داده‌های دنیای واقعی را برای ایجاد نمایش‌های مجازی در قلمرو دیجیتال فراهم می‌کند.

مزایای دوقلوهای دیجیتال

در کوتاه مدت، توسعه‌دهندگان احتمالاً استفاده از دوقلوهای دیجیتال را به طیف گسترده‌تری از موجودیت‌ها، از اعضای بدن گرفته تا افراد، از شهرهای هوشمند (برای آشنایی با شهر هوشمند این مقاله را بخوانید) تا زنجیره‌های تامین جهانی گسترش خواهند داد. با کاهش قیمت فناوری دوقلو دیجیتال، شرکت‌ها دیگر استفاده از آن را به گران‌ترین تجهیزات حیاتی خود محدود نخواهند کرد. رشد مداوم گزینه‌های توسعه دوقلو دیجیتال، زیرساخت اینترنت اشیا و مفاهیم مرتبط مانند متاورس باید به محبوبیت دوقلوهای دیجیتال کمک کند و استقرار آن‌ها را آسان‌تر کند. متاورس یک فضای دیجیتال سه‌بعدی است که با استفاده از فناوری‌هایی مانند واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، زندگی مجازی انسان را با زندگی واقعی و شبیه‌سازی‌شده او ترکیب می‌کند.

پیشرفت‌های عمده‌ای در فناوری دوقلو دیجیتال رو به رشد است. به عنوان مثال، محققان در مورد دوقلوهای دیجیتالی شناختی بحث کرده‌اند که دارای قابلیت‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی هستند که به آن‌ها اجازه می‌دهد به عنوان همراهان هوشمند با همتایان واقعی خود عمل کنند.

افراد خوشبین برای دوقلو دیجیتال روزی را تصور می‌کنند که دوقلوهای دیجیتالی هوشمند در هر سطحی از پیچیدگی، از اشیاء خانگی گرفته تا محیط جهانی، همه جا حاضر شده‌اند. اینکه آیا این سطح از تحول دیجیتال واقع‌بینانه است، چه برسد به مطلوب، قابل بحث است، اما تعداد کمی از آن‌ها مناقشه دارند که دوقلوهای دیجیتال نقشی ایمن در آن آینده دارند.

جمع‌بندی

سوالات متداول

فناوری دیجیتال تویین یا دوقلو دیجیتال؟

یک دوقلو دیجیتال یک نمایش مجازی از یک موجودیت یا فرآیند در دنیای واقعی است.

کاربرد عمده فناوری دوقلو دیجیتال چیست؟

استقرار اولیه دوقلوهای دیجیتال اغلب در جهت طراحی، تولید و نگهداری تجهیزات بسیار ارزشمند و از نظر فیزیکی بزرگ، مانند هواپیماها، ساختمان‌ها، پل‌ها و نیروگاه‌های تولید برق بوده است که در آن خرابی مکانیکی می‌تواند تهدید‌کننده زندگی باشد یا باعث خسارات مالی زیادی شود که بیش از هزینه و تلاش، قابل توجه توسعه یک دوقلو دیجیتال است.

فناوری دوقلو دیجیتال از چه بخش‌هایی تشکیل شده است؟

یک موجود فیزیکی در فضای واقعی، دوقلو دیجیتال در قالب نرم‌افزار و داده‌هایی که دو عنصر اول را به هم پیوند می دهد.

متاورس Metaverse چیست؟

متاورس اساساً دیدگاهی از افراد بخش رایانه است که معتقدند نسخه بعدی اینترنت به صورت یک مکان مجازی مشترک، دائمی، مجرد و سه بعدی است که در آن انسان‌ها ممکن است زندگی را به روش‌های مختلفی تجربه کنند که نمی‌توانند در دنیای واقعی داشته باشند.