همزاد دیجیتال

همانطور که از نامش پیداست، همزاد دیجیتال یک کپی مجازی از یک شی، یا سیستم موجود است که می تواند به طور مداوم با داده های مشابه فیزیکی خود به روز شود. همزادهای دیجیتال به زودی برای میلیون ها چیز وجود خواهند داشت. یک ماشین، قلب انسان، حتی یک شهر کامل و یا یک کشور! در واقع همگی می توانند یک همزاد دیجیتال داشته باشند که همان ویژگی های فیزیکی و از آن جالب تر بیولوژیکی آن ها را نشان می دهد.در صورت وجود همزاد دیجیتال ارزیابی ها و تشخیص های بلادرنگ بسیار دقیق تر از آنچه که در حال حاضر ممکن است رخ خواهد داد و تعمیرات به معنای واقعی کلمه در لحظه انجام می شود از سوی دیگر نوآوری و ساخت سریع تر، ارزان تر و بهینه تر خواهد شد.یک پارادایم شیفت متحیر کننده در نوآوریبسیاری می گویند که ایده های جدید و نوآوری "تغییر دهنده زندگی و سبک زندگی" در حال اتمام هستند، برخی دیگر ادعا می کنند که نوآوری توسط بوروکراسی و مقررات فلج شده است. اما واقعیت این است که نوآوری همیشه دشوار و زمان بر بوده و نیاز به آزمون و خطاهای پرهزینه دارد و اغلب با موانع اخلاقی، اجتماعی و حاکمیتی مواجه است.مثلا توسعه داروهای جدید و نجات دهنده (همچون واکسن کرونا) از کشف تا تجاری سازی می تواند از چندین ماه تا چند سال طول بکشد.همزادهای دیجیتال بوسیه سه محرک مهم، بازی نوآوری را تغییر خواهند داد:1) ارزیابی مستمربه طور سنتی، بیشتر محصولات پیچیده را می‌توان به طور کامل، تکه تکه، تنها دو بار در طول عمرشان تجزیه و تحلیل کرد - زمانی که تولید شدند و زمانی که در پایان چرخه عمرشان تجزیه شدند. اکنون که حسگرها می توانند همزاد دیجیتال محصول را در طول عمر آن ضبط کرده و به طور مداوم به روز کنند، سازندگان همیشه یک درگاه زنده در داخل محصول دارند.به عنوان نمونه تسلا برای هر خودرو، همزاد دیجیتال مخصوص به خود را دارد. خودروی فیزیکی از طریق سنسورها به طور مداوم داده ها را به همزاد دیجیتال خود ارسال می کند. مثلا سیستم ماشین از شما می‌خواهد برنامه ای را دانلود کنید که سیستم هیدرولیک را با داده های جدید از جمله شرایط آب و هوا و تجربه کاربری شما و دیگر پارامترها تنظیم ‌کند.همانطور که تسلا اطلاعات مربوط به عملکرد و استفاده از هر وسیله نقلیه را جمع آوری می کند، مهندسان بوسیله آن داده ها روزرسانی هایی ایجاد می کنند که عملکرد خودروها را بهبود می بخشد، داده های بلادرنگ از نمونه های واقعی به مهندسان و طراحان کمک می‌کند تا بفهمند چه چیزی را نمی‌توان تنها با به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری بهبود بخشید."در واقع دسترسی به اطلاعات بسیار مهمی که برای ایجاد جهش‌های بزرگ‌تر در نوآوری برای نسخه بعدی یک محصول ضروری هستند"2) نمونه سازی سریعتر و ارزان ترهمزادهای دیجیتال می توانند به طور چشمگیری آزمایش های گران قیمت و نمونه های اولیه فیزیکی را کاهش دهند بدین ترتیب، هزینه را کاهش و سرعت نوآوری را افزایش می دهند. به عنوان مثال، هزینه تولید برخی داروهای جدید میلیاردها تومان هزینه دارد و مراحل آزمایش پیش بالینی به طور متوسط ​​دو الی سه سال طول می کشد.به عنوان نمونه دانشگاه ایالتی اوکلاهاما برای داروی آئروسل همزاد دیجیتالی ساخته که برای رسیدن به تومورهای ریه طراحی شده است. دانشمندان با تغییر پارامترهای همزاد دیجیتال مانند سرعت استنشاق و اندازه ذرات، تعداد ذراتی را که به هدف خود می‌رسند از 20 درصد به 90 درصد افزایش دادند، این تکنولوژی به آنها در عدم ایجاد چندین نمونه اولیه و همچنین کوتاه‌تر کردن فرآیند آزمایش کمک کرد. [1]یک نمونه دیگر واگن‌های مسافربری راه‌آهن هستند که به‌طور سنتی نیاز به آزمایش در تونل‌های باد دارند تا اطمینان حاصل شود که با استانداردها و مقررات مطابقت دارند و اینکه خیلی گرم یا سرد نمی‌شوند. شرکت زیمنس بوسیلهتوسعه‌دهنده نرم‌افزار شبیه‌سازی مهندسی آمریکایی Ansys، یک همزاد دیجیتالی طراحی کرد تا تأثیر شرایط مختلف باد و آب و هوا را آزمایش کند. نتیجه این شد که زمان آزمایش به نصف کاهش یافت و منجر به صرفه جویی در تجهیزات، نیروی انسانی و هزینه اجاره تونل باد شد. علاوه بر این، راحتی مسافران فراتر از الزامات استاندارد بهبود یافت و دیگر آزمایش های مشابه برای محصول کنسل شد.3) نوآوری با وجود محدودیت هاوقتی صحبت از حل مشکلات بزرگ انسانی و اجتماعی می شود، روند نوآوری نیز به مراتب بسیار سخت تر می شود. برای مثال، اجرای تحقیق و آزمایش‌ روی قلب دیگران امری غیراخلاقی و خطرناک است و یا اینکه نمی‌توانید در ساعات شلوغی یک شهر آزمایش سیستم‌های مسیریابی جدید و کنترل ترافیک را به سادگی عملیاتی نمایید.SenSat، یک شرکت متخصص در ایجاد همزادهای دیجیتال برای شهرها، معتقد است که شما می توانید بوسیله همزاد دیجیتال ترافیک را از خیابان ها حذف کنید. همزاد دیجیتال به شهر اجازه می دهد تا سیستم های ترافیکی جدید آزمایش شود و فراتر از آن بسیاری از موارد دیگر مانند پلت فرم های آموزشی برای وسایل نقلیه خودران، مناظر شهری جهت ارائه دهندگان محتوای تعاملی، بازی و غیره را ممکن می سازد.برخی از بزرگترین پیشرفت ها در حوزه هایی که نوآوری اغلب به دلیل نگرانی های اخلاقی و انسانی محدود می شود (مانند مراقبت های بهداشتی برای یک بیمار قلبی عروقی) با همزاد دیجیتال ممکن می شود. فیلیپس با تکیه بر دانش آناتومیک و هزاران تصویر قلب، یک مدل دیجیتالی از قلب انسان را ایجاد کرده که می تواند به پزشکان کمک کند تا تصاویر قلبی را تا 80 درصد سریعتر و با تغییرات کمتری نسبت به روش های سنتی تشخیص دهند. با همزادهای دیجیتال در مراقبت های بهداشتی، می توانید سناریوها و گزینه های درمانی مختلف را ارزیابی کنید. شما می توانید داده های شخصی و پزشکی را برای ارائه خدمات بهداشتی و پیشگیری در زمان واقعی ترکیب کنید. [2]در مجموع تاثیری که همزادهای دیجیتال می توانند بگذارند بسیار وسیع است. پذیرفته است که بسیاری از آنها به دلیل پیچیدگی به زمان توسعه نیاز دارند، اما به زودی میلیون ها چیز در دنیا همزادهای دیجیتال خواهند داشت.همزادهای همکار:همانطور که انسان ها برای نوآوری با یکدیگر همکاری می کنند، در آینده همزادهای دیجیتال نیز با یکدیگر همکاری می کنند! در آینده یک زیرساخت اتصال جامع به همزادهای دیجیتال اجازه می دهد اطلاعات را با یکدیگر به اشتراک بگذارند و دیدگاه های عملکردی خود را به هم متصل کنند. مثلا یک تجربه ماشین سواری را در نظر بگیرید: می خواهید از نقطه Aبه نقطه Bبرسید. اگر هر راننده می دانست که در این مسیر بقیه ماشین ها به کدام مقصد می روند، زمان سفر برای همه کوتاه تر می شد. اتصال همزادهای دیجیتال خودروها، شبکه ماشینی کاملاً مستقل و نوآوری در سیستم‌های حرکتی را ممکن می‌سازد. زیمنس این کار را با روبات‌ها در کارخانه Bad Neustadt خود در بایرن آلمان انجام داده است. همزادهای دیجیتال ربات‌ها می‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند تا بفهمند چگونه در خط مونتاژ با وجود تغییر برنامه های تولید، با یکدیگر بهترین همکاری را انجام دهند.[3]اما به همین جا ختم نمی شود به عنوان مثال، یک شهر نیاز به اتصال اطلاعات همزادهای دیجیتالی مرتبط با ترافیک، الگوهای آب و هوا، آلودگی، شهروندان، انرژی و سایر منابع دارد. این امکان تبدیل از شهرهای هوشمند به شهرهای خردمند را فراهم می کند - شهرهایی که از دارایی ها در داخل و خارج از مرزهای خود آگاه هستند. این سطح از درک و آگاهی، راه‌های جدیدی را برای نوآوری باز می‌کند: مانند مدل های جدید جابجایی شهری که هم سریع‌تر و هم ارزان‌تر هستند، حذف ازدحام، کاهش آلودگی؛ روش های جدید برنامه ریزی مقابله با حوادث طبیعی و ردیابی هوشمند. یک همزاد دیجیتال با تمام پیچیدگی ها و جزئیات یک شهر فیزیکی، بستری بزرگتر و ارزشمندتر از آنچه که تاکنون ایجاد شده است را برای آزمایش ها فراهم می کند.نوآوری شرکتی: همزادهای دیجیتال می توانند تمام اطلاعات یک شرکت را به هم متصل کنند و به شرکت ها یک دیدگاه جامع در زمان واقعی از عملیات خود ارائه دهند تا آنها به سرعت مدل های عملیاتی خود را بهبود بخشند، استراتژی های بهتری را توسعه دهند و شایستگی ها و قابلیت های نیازمند بهبود را کشف کنند و در نهایت ذهنیت سیلویی را ریشه کن کنند!شرکت ها همچنین ابزار جدید قدرتمندی در نوآوری مدل کسب و کار خواهند داشت. با وجود همزادهای دیجیتال آنها می توانند به طور موثرتری از تولید و فروش یک محصول؛ به فروش، بهره برداری و نگهداری محصول به عنوان سرویس تغییر کنند. شرکت Kaeser Kompressoren را در نظر بگیرید، این شرکت آلمانی قبلاً کمپرسورهای هوا می فروخت اما پس از استفاده از همزادهای دیجیتال، به سمت فروش هوا به عنوان سرویس حرکت کرده است که در آن مشتری فقط هزینه استفاده از کمپرسور را پرداخت می کند.هم افزایی و اثر چندبرابری: عصر همزادهای دیجیتال در زمانی اتفاق می‌افتد که بسیاری از فناوری‌های جدید دیگر نیز جای خود را پیدا کرده اند. همزادهای دیجیتال با سایر فناوری های نوظهور ترکیب می شوند تا پتانسیل خود را برای نوآوری چند برابر کنند.برای مثال، وقتی همزادهای دیجیتال با قابلیت‌های واقعیت مجازی ترکیب می‌شوند، نماهای همه جانبه و تعامل طبیعی که VR ارائه می‌دهد باعث می‌شود طراحی‌های بهینه‌سازی غریزی‌تر و طبیعی تر شوند. شبیه‌سازی‌ها را می‌توان در زمان واقعی اجرا کرد تا ببیند محصول در حین کاربری چگونه به نظر می‌رسد و امکان تسریع مراحل طراحی را فراهم می‌کند. به عنوان نمونه یک جراح را تصور کنید که پیش از جراحی از راه دور؛ با استفاده از همزاد دیجیتال قلب بیمار، یکبار جراحی را شبیه سازی کرده است.ترکیب یادگیری ماشین و همزادهای دیجیتال می تواند رشد ایده‌های نوآورانه را چند برابر نماید. مثلا تصور کنید که اگر می توانستیم به یک همزاد دیجیتال اجازه دهیم برای ما ایده بسازد چه می شد؟ و یا به یک همزاد دیجیتال جازه دهیم تا بدون مشورت با انسان‌ها تغییرات بی‌شماری را روی دیگر همزادها ایجاد کند و الگوها، راه‌حل‌ها یا ایده‌های خلاقانه‌ای را ارائه نماید. به عنوان مثال پیروزی معروف AlphaGo بر قهرمان جهان لی سدول در بازی باستانی گو، یا وی‌چی را در نظر بگیرید، جایی که AlphaGo تعدادی حرکات تعیین کننده انجام داد که لی سدول اعتقاد داشت هیچ انسانی انجام نمی داد. [4]الهام، نبوغ، تلاش و سرسختی همیشه محرک نوآوری خواهند بود. همزادهای دیجیتال این فرصت را برای تسریع و چند برابر کردن این ویژگی ها فراهم می کنند. دیری نمی پیماید که از خود بپرسید چگونه شرکت شما می تواند از مزایای نوآوری در این دنیای دیجیتالی جدید استفاده کند.[1]https://www.beckershospitalreview.com/healthcare-information-technology/digital-twins-the-future-of-healthcare-delivery-and-improved-patient-experience.html[2] https://www.philips.com/a-w/about/news/archive/blogs/innovation-matters/20181112-how-a-virtual-heart-could-save-your-real-one.html[3] http://www.bbc.com/future/bespoke/the-disruptors/making-a-better-future/[4] https://www.bbc.co.uk/news/technology-35761246