التوائم الرقمية - الماضي والحاضر والمستقبل

احتلت التوائم الرقمية صدارة التاريخ خلال حادثة أبولو 13 الشهيرة عام 1970. عندما علق مصير ثلاثة رواد فضاء بخيط في البرد القاتل للهاوية الكونية ، كان سحر التوائم الرقمية هو الذي ساعد في إيجاد الطريقة الوحيدة الممكنة لإنقاذ الناس وهبوط المركبة الفضائية بنجاح. الآن ، بعد نصف قرن ، لا تزال التوائم الرقمية واحدة من أكثر التقنيات الواعدة وتمهد الطريق لعصر جديد من الحضارة الإنسانية.

في هذه المقالة ، سوف نحدد مصطلح "التوائم الرقمية" ونوضحها بمثال أساسي من مجال التشغيل الآلي للمنزل. سننظر أيضًا في التاريخ الغني للتوائم الرقمية ونرى سبب جذبهم لهذا القدر من الاهتمام اليوم. في الختام ، سنتطرق إلى الآفاق الرائعة التي تعدنا بها التوائم الرقمية ، ونرى كيف يمكننا - المحترفون في التقنيات المبتكرة - تقريب هذا المستقبل المشرق ، باستخدام التوائم الرقمية والتقنيات الأسية القريبة منهم: الذكاء الاصطناعي ، وإنترنت الأشياء ، والواقع المختلط ، والروبوتات وغيرها. ...

ما هي التوائم الرقمية

من أجل تجنب مصير بابل القديمة ، نحتاج إلى التحدث بنفس اللغة عندما نناقش التوائم الرقمية. إليكم تعريفي المفضل للتوائم الرقمية ، والتي ، من وجهة نظري ، مقتضبة وتلتقط جوهرها بدقة:

التوأم الرقمي هو نموذج افتراضي متزامن لأي كائنات وأنظمة وأشخاص وعمليات وبيئات. يتتبع التوأم الرقمي الماضي ويتنبأ بالمستقبل.

يحتوي هذا التعريف المختصر على العديد من الأفكار المهمة التي تحتاج إلى تفصيل في:

• كائنات مجردة
  
  
  
  لا تقتصر التوائم الرقمية على عالم الأشياء المادية ؛ يمكنهم أيضًا تمثيل مفاهيم شديدة التعقيد مثل الأنظمة والعمليات. على سبيل المثال ، أحد المجالات الواعدة للتنمية في عام 2020 هو التوأم الرقمي للحكومة. مثال آخر ذو صلة هو التوأم الرقمي لانتشار الفيروس.
• 
  
  
  
  – , , - . , , .
• 
  
  
  
  , . , , . – , . , ( ), , , , . , . , .

وبالتالي ، ساعدنا التعريف أعلاه على تحديد العلاقة ثلاثية الاتجاهات بين التوائم الرقمية ، وإنترنت الأشياء ، والذكاء الاصطناعي ، والتعلم الآلي: يستخدم التوأم الرقمي الذكاء الاصطناعي لمعالجة معلومات البيانات ، ويوفر إنترنت الأشياء تدفقًا هائلاً للمعلومات للذكاء الاصطناعي المتعطش للبيانات. بدوره ، يمنح الذكاء الاصطناعي إنترنت الأشياء سلوكًا أكثر ذكاءً ، وهو أمر ضروري للتشغيل الآمن في العالم الحقيقي ، حيث تكون تكلفة الخطأ أعلى بسبب المخاطر المادية على الأشخاص والممتلكات. دعونا نتذكر هذه العلاقة - سننظر في تأثيرها لاحقًا.

مثال قانوني على التوائم الرقمية

أحد الأمثلة الكلاسيكية على التوائم الرقمية هو مفهوم البناء الذكي. تخيل غرفة اجتماعات بها العديد من أجهزة إنترنت الأشياء: مستشعر إشغال ، مستشعر دخول / خروج ، ترموستات ذكي ، أثاث ذكي (قادر على اكتشاف ما إذا كانت المقاعد مشغولة) ، كاميرا مؤتمرات يمكنها عد الأشخاص ، إلخ. كل هذه التقنيات ذات قيمة ، لكننا قد نحتاج إلى إجابة لسؤال بسيط: "هل غرفة الاجتماعات مشغولة أم خالية؟" لذلك ، يمكننا إنشاء توأم رقمي من غرفة الاجتماعات هذه ، والذي سيجمع البيانات من جميع الأجهزة الذكية الموجودة فيه وسيكون قادرًا على وصف الغرفة بمستوى أعلى من التجريد من مجال المبنى الذكي ، مما يساعد على الإجابة على السؤال الأصلي.يمكننا المضي قدمًا في التسلسل الهرمي للمباني الذكية وجمع جميع الغرف في طابق واحد في توأم رقمي من هذا الطابق ، على سبيل المثال ، للتحكم في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. بعد ذلك ، ننتقل إلى مستوى التوأم الرقمي للمبنى بأكمله ، حيث سيتم تنظيم قضايا مهمة تتعلق بالحماية والسلامة. هناك أيضًا الجانب الديناميكي للتوائم الرقمية: المصاعد التي يمكن أن تنتقل من طابق إلى آخر ، والأشخاص الذين ينتقلون من غرفة إلى أخرى ، أو يتشاركون الوظائف. ستتمتع البيانات التي تم جمعها بواسطة التوأم الرقمي بقدرات تنبؤية للتنبؤ باستخدام المصعد والطلب على الغرفة بناءً على الوقت من اليوم واليوم من الأسبوع.بعد ذلك ، ننتقل إلى مستوى التوأم الرقمي للمبنى بأكمله ، حيث سيتم تنظيم قضايا مهمة تتعلق بالحماية والسلامة. هناك أيضًا الجانب الديناميكي للتوائم الرقمية: المصاعد التي يمكن أن تنتقل من طابق إلى آخر ، والأشخاص الذين ينتقلون من غرفة إلى أخرى ، أو يتشاركون الوظائف. ستتمتع البيانات التي تم جمعها بواسطة التوأم الرقمي بإمكانيات تنبؤية للتنبؤ بازدحام المصعد والطلب على الغرفة بناءً على الوقت من اليوم واليوم من الأسبوع.بعد ذلك ، ننتقل إلى مستوى التوأم الرقمي للمبنى بأكمله ، حيث سيتم تنظيم قضايا مهمة تتعلق بالحماية والسلامة. هناك أيضًا الجانب الديناميكي للتوائم الرقمية: المصاعد التي يمكن أن تنتقل من طابق إلى آخر ، والأشخاص الذين ينتقلون من غرفة إلى أخرى ، أو يتشاركون الوظائف. ستتمتع البيانات التي تم جمعها بواسطة التوأم الرقمي بقدرات تنبؤية للتنبؤ باستخدام المصعد والطلب على الغرفة بناءً على الوقت من اليوم واليوم من الأسبوع.التي تم جمعها بواسطة التوائم الرقمية ، سيكون لها قدرات تنبؤية تتنبأ بازدحام المصعد والطلب على الغرف اعتمادًا على الوقت من اليوم واليوم من الأسبوعالتي تم جمعها بواسطة التوائم الرقمية ، ستتمتع بقدرات تنبؤية تتنبأ بازدحام المصعد والطلب على الغرف اعتمادًا على الوقت من اليوم واليوم من الأسبوع.



يوضح هذا المثال أن التوائم الرقمية مصممة لتحقيق أهداف عمل محددة ، مثل زيادة مساحة المكتب إلى أقصى حد ، إلى جانب زيادة رضا العملاء من خلال التنبؤ الدقيق بتوافر المساحة (مما يوفر للعملاء تجربة سيئة عند وصولهم إلى مكتب كامل). من بين أشياء أخرى ، عندما تتغير أهداف العمل ، سيكون لكائن العالم الحقيقي توأم رقمي مختلف.

تاريخ التوائم الرقمية

نشأ أول استخدام لمصطلح "التوأم الرقمي" في تقرير ناسا لعام 2010 حول النمذجة والمحاكاة ( https://www.nasa.gov/pdf/501321main_TA11-MSITPDRAFT-Nov2010-A1.pdf). تم تطوير التقنية الموصوفة في التقرير في ضوء الحاجة إلى بناء محاكاة واقعية للغاية لمركبة فضائية أثناء البناء والاختبار والرحلات. كان التوأم الرقمي نتيجة طبيعية لأبحاث ناسا خلال برنامج ميركوري ، الذي كان يعمل على تخليق التوائم منذ أواخر الخمسينيات. في تلك الأيام ، تم إجراء عمليات المحاكاة على أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، والتي تمت ترقيتها لاحقًا إلى أجهزة الكمبيوتر المركزية الرقمية في النصف الأول من الستينيات. تُظهر الصورة أدناه مركز محاكاة إطلاق مركبة الفضاء أبولو في أواخر الستينيات - بحلول ذلك الوقت كان لديها بالفعل 15 محاكاة تعمل على 8 حواسيب رئيسية.







بالإضافة إلى قدرات المحاكاة المتقدمة ، كان لدى وكالة ناسا نظام لنقل بيانات القياس عن بُعد شديدة التفصيل من مركبة الفضاء أبولو. تتيح لنا المحاكاة عالية الجودة ، جنبًا إلى جنب مع وظيفة "النسخ المباشر" التي تم إنشاؤها بواسطة القياس عن بُعد في الوقت الفعلي ، اعتبار حالة وكالة ناسا أول توأم رقمي حقيقي.

التوائم الرقمية اليوم

بالعودة إلى العصر الحديث ، تجدر الإشارة إلى أن الشعبية المتزايدة للتوائم الرقمية بمعناها الحديث تزامنت مع ذروة شعبية إنترنت الأشياء والذكاء الاصطناعي في نوع من دورة النضج التكنولوجي (Hype Cycle) لشركة Gartner. لاحظ أن كل من إنترنت الأشياء والتعلم الآلي يحتلان مرتبة عالية في دورة 2015 Gartner Hype.







في عام 2016 ، دخلت التوائم الرقمية دورة Gartner Hype وبحلول عام 2018 كانت في أعلى المنحنى.







ومع ذلك ، فإن العلاقة الوثيقة بين إنترنت الأشياء والتوائم الرقمية ليست مصادفة. كما اكتشفنا سابقًا ، فإن إنترنت الأشياء هو ما يجعل التوأم الرقمي ينبض بالحياة من خلال القياس عن بُعد في الوقت الفعلي الذي يتم نقله بواسطة الأجهزة المقابلة. إن إنترنت الأشياء هو الذي يربط كيانًا ماديًا وتوأمه الرقمي ، مما يساعدهما على العمل معًا لتحقيق أهداف العمل لسيناريو معين.

ما الذي يمكنك إنشاؤه باستخدام التوائم الرقمية؟

تمكنت التوائم الرقمية من إظهار قوتها الخارقة في القرن الماضي ، ورواد الفضاء من أبولو 13 هم مثال حي على ذلك. دعونا نتخيل عدد الأرواح التي يمكن أن تتغير فيها التوائم الرقمية للأفضل بمساعدة التقنيات الحديثة مثل الذكاء الاصطناعي بسحر التعلم العميق ، والسحب مع موارد الحوسبة غير المحدودة ، وإنترنت الأشياء ، والتي ستصبح قريبًا أقرب إلى كل سكان الأرض. تحتاج الحضارة الإنسانية إلى مساعدة التقنيات القوية مثل التوائم الرقمية من أجل التعامل مع أخطر مشاكلها: الأمراض الشديدة وتغير المناخ ، ونقص الغذاء والسكن ، والنظم الصحية غير الكاملة ورعاية المسنين ، والفقر وعدم المساواة ، إلخ.



بالنسبة لنا نحن المتخصصين في التكنولوجيا الفائقة ، هذه فرصة لجلب الفوائد المذهلة للتوائم الرقمية للأفراد والشركات الكبيرة على حد سواء. بدء العمل مع التوائم الرقمية ليس بهذه الصعوبة ، وهناك العديد من الطرق للقيام بذلك: تطبيق تجربتك مع التقنيات السحابية ، أو استخدام معرفتك بمعالجة البيانات. قد تكون خبيرًا في المجال تحاول تنفيذ التوائم الرقمية في سيناريو عمودي. يتطلب العمل مع التوائم الرقمية جهودًا مشتركة لمجموعة واسعة من الأشخاص - وليس فقط الأشخاص التقنيين - حيث تزدهر حلول التكنولوجيا الأسية اليوم في بيئة تعاونية. الزيادة الجديدة في الاهتمام بالتوائم الرقمية ، التي بدأت العام الماضي ، ستنمو في المستقبل فقط.تم بالفعل تقديم الأمثلة الأولى لتنفيذ التوائم الرقمية الحديثة ، ويمكننا توقع أمثلة جديدة من يوم لآخر. بعض موفري التكنولوجيا لديهم بالفعل توائم رقمية على منصاتهم ، مثل Azure:https://azure.microsoft.com/services/digital-twins/







يدعم الجيل الحالي من الخدمات الرقمية المزدوجة في Azure نماذج المجال المعقدة الموضحة في الرسم التخطيطي للبنية أعلاه. بالإضافة إلى ذلك ، تم الإعلان عن الإصدار الوشيك للجيل التالي من خدمات Azure الرقمية المزدوجة في حدث Microsoft Build 2020 الأخير.



وفي الختام ، نحتاج إلى أن نكون مستعدين لمساعدة عملائنا على تنفيذ مبادراتهم الرقمية المزدوجة بنجاح كمبدعين للتكنولوجيا. ما الذي ستنشئه باستخدام التوائم الرقمية لتغيير حياتك للأفضل؟

المؤلف: بودنوزوف أندريه ، مستشار أول

يعيش أندري في سياتل ويعمل مهندس إنترنت الأشياء في شركة Luxoft ، إحدى شركات DXC Technology. يساعد العملاء في تنفيذ حلول إنترنت الأشياء بنجاح لدعم مبادرات التحول الرقمي الخاصة بهم. يتمتع Andrey بخبرة تزيد عن 20 عامًا في التقنيات الموزعة والسحابة ، فضلاً عن الخبرة البحثية في البيئات العلمية والتجارية. نتيجة للعمل لدى اثنين من أكبر مزودي الخدمات السحابية ، تم اعتماد Andrey كمهندس معماري في كل من Azure و AWS. ساعد مؤخرًا Microsoft في إنشاء اختبار شهادة جديد ، AZ-220: Azure IoT Developer Specialty.