Có hai phiên bản của nhà máy BMW ở thị trấn Regensburg, Đức. Một là nhà máy truyền thống, sản xuất hàng trăm nghìn chiếc xe mỗi năm. Một là bản sao 3D ảo, chỉ có thể truy cập thông qua tai nghe VR. Trong nhà máy ảo này, mọi bề mặt, mọi chi tiết cơ khí đều giống hệt như bên ngoài. Những gì đang xảy ra trong nhà máy thực được phản ánh bên trong nhà máy ảo theo thời gian thực: khung xe nhúng trong sơn, cánh cửa gắn với bản lề, công nhân đưa máy móc đến một vị trí khác.
Nhà máy BMW ảo là ví dụ hoàn hảo về “cặp song sinh kỹ thuật số”: tái tạo một vật thể hoặc môi trường trong không gian ảo. Ý tưởng này nghe giống như một thứ gì đó trong một bộ phim khoa học viễn tưởng hoặc một thử nghiệm phù phiếm nào đó. Tại sao lại dành thời gian và nguồn lực để tạo ra một phiên bản kỹ thuật số của thứ đã tồn tại?
Tuy nhiên, bộ đôi kỹ thuật số đang tỏ ra vô giá trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt là khi nói đến những đồ vật quý hiếm và đắt tiền. Được tạo ra bằng cách tải video, hình ảnh, thiết kế hoặc dữ liệu vào phần mềm lập bản đồ 3D tiên tiến, các bản sao kỹ thuật số được sử dụng trong y học để tái tạo và nghiên cứu các cơ quan. Chúng giúp các kỹ sư phát minh ra các nguyên mẫu ô tô và máy bay nhanh hơn. Chúng cho phép các kỹ sư và nhà quy hoạch đô thị hình dung và xây dựng các tòa nhà chọc trời và khu vực lân cận một cách rõ ràng và chính xác.
Bản sao kỹ thuật số trong y học
Vào tháng 4 năm 2021, nhà sản xuất chip Nvidia đã tung ra một phiên bản trình giả lập Omniverse 3D của mình, giúp các doanh nghiệp tạo ra các kết xuất 3D của riêng họ, bao gồm cả các bản sao kỹ thuật số. Amazon Web Services đã công bố dịch vụ TwinMaker IoT vào tháng 11 năm 2021. Theo công ty nghiên cứu Research and Markets, thị trường song sinh kỹ thuật số sẽ đạt doanh thu hơn 3 tỷ USD vào năm 2020. Các nhà lãnh đạo công nghệ cho biết chúng ta mới chỉ ở buổi bình minh của công nghệ này.
 |
Trên thực tế, luôn cần có một bản sao kỹ thuật số. Vào những năm 1960, NASA đã tạo ra các bản sao vật lý của tàu vũ trụ và kết nối chúng với một thiết bị mô phỏng, trong trường hợp có sự cố xảy ra trên một con tàu thực ở cách xa hàng nghìn dặm, họ có thể tìm ra giải pháp. luật trên mặt đất. Theo Dave Rhodes, phó chủ tịch cấp cao của công ty trò chơi điện tử và nền tảng 3D Unity Technologies, công nghệ song sinh kỹ thuật số hiện chỉ được áp dụng rộng rãi vì các yếu tố như sức mạnh tính toán của hệ thống đám mây. sự gia tăng của đám mây, sự phổ biến của 5G, cải tiến trong kết xuất 3D và nhu cầu làm việc từ xa do Covid-19.
Bản sao kỹ thuật số có thể mô phỏng các vật thể ngoài đời thực từ nhỏ bé đến khổng lồ. Ví dụ như ở Ba Lan, một đội ngũ bác sĩ và kỹ thuật viên sẽ bắt đầu từ một trong những vật thể nhỏ bé nhất là tim thai của con người. Khoảng 1 trong 100 trẻ sinh ra mắc bệnh tim bẩm sinh, bệnh rất nghiêm trọng nếu không được điều trị. Tuy nhiên, nghiên cứu cho thấy rằng hơn một nửa số bệnh này không bị phát hiện. Trong khi đó, thiết bị mô phỏng siêu âm đắt tiền và cồng kềnh, và hầu hết các trường y khoa không bao gồm đào tạo trực tiếp. Marcin Wiechec, một bác sĩ tại Đại học Jagiellonian, chia sẻ rằng hầu hết những trường hợp mắc bệnh tim bẩm sinh đầu tiên mà họ gặp phải là tại phòng khám.
Vì vậy, Wiechec và nhóm của ông đã tạo ra Fetal Heart VR, cho phép bác sĩ hướng đầu dò qua một mái vòm giống như bụng bà bầu để nghiên cứu nhịp tim bình thường và bất thường của thai nhi giống hệt nhịp tim trong đời thực thông qua một thiết bị đeo được. VR. Wiechec sử dụng ứng dụng để dạy ở Krakow. Jill Beithon, một bác sĩ siêu âm đã nghỉ hưu tại Fergus Falls, cho biết ứng dụng này sẽ mang lại lợi ích to lớn cho các nhân viên y tế, những người không có nhiều cơ hội tiếp cận với các nguồn lực hoặc các trung tâm đào tạo hiện đại.
Công nghệ kỹ thuật số sinh đôi đang được thử nghiệm trong ngành y tế để lập kế hoạch cho các thủ tục phẫu thuật, khám phá nguy cơ của thuốc đối với tim. Vào tháng 11 năm 2021, bảy nhà nghiên cứu y tế ở Mỹ đã kêu gọi tăng cường các nghiên cứu lâm sàng về “bản sao kỹ thuật số của bệnh nhân ung thư” để theo dõi chính xác tình trạng thể chất và điều chỉnh phương pháp điều trị. điều trị hợp lý. Các nhà nghiên cứu viết trên tạp chí Nature Medicine: “Cặp song sinh kỹ thuật số sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong việc điều trị và quản lý ung thư và một loạt các bệnh phức tạp khác.
Ứng dụng trong sản xuất và hơn thế nữa
Ngành công nghiệp ô tô cũng đang chuyển mình. Trở lại Regensburg, nơi đặt nhà máy BMW. Giờ đây, BMW có thể kiểm tra hoặc sửa đổi các bộ phận trong dây chuyền sản xuất mà không cần phải di chuyển máy móc hạng nặng. Công ty ước tính rằng họ có thể cắt giảm thời gian lập kế hoạch cho các hoạt động của nhà máy ít nhất là 25%. Một vài tháng trước đó, các nhà quản lý nhà máy đã tạo ra loại thiết bị mới đầu tiên bên trong win kỹ thuật số. Nếu làm theo cách cũ, họ phải phác thảo và dựng mô phỏng bằng bìa cứng rất mất thời gian. Do Covid-19, họ cũng giới hạn số lượng người tại nhà máy. Nhờ bản sao kỹ thuật số, chúng có thể hoạt động trong không gian ảo, thử nghiệm và có nhiều phiên bản khác nhau mà không quá đắt. Máy mới được lắp đặt trong kỳ nghỉ, nhưng trước đó, các nhân viên đã được dạy cách sử dụng nó, cũng thông qua bộ đôi kỹ thuật số.
Tại Pittsburgh, Ding Zhao, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí tại Carnegie Mellon, làm việc với các nhà sản xuất ô tô để sử dụng bản sao kỹ thuật số nhằm cải thiện độ an toàn của ô tô tự lái. Trong phòng thí nghiệm của mình, anh ấy tận dụng một lượng lớn dữ liệu từ các cuộc thử nghiệm xe hơi tự lái trong đời thực để xây dựng các mô phỏng song song kỹ thuật số phức tạp. Họ sẽ dự đoán trí thông minh nhân tạo của xe sẽ phản ứng như thế nào trong các tình huống không thể đoán trước, chẳng hạn như khi đi vào làn đường cao tốc trong bóng tối, tuyết dày hoặc khi bị kẹt giữa hai xe tải.
Quan trọng hơn, bộ đôi kỹ thuật số cho phép các nhà nghiên cứu chạy vô số mô phỏng va chạm mà không phá hủy phương tiện hoặc gây nguy hiểm cho con người. Điều đó có nghĩa là bộ đôi kỹ thuật số ngày càng trở nên thiết yếu đối với sự phát triển của ô tô tự lái. Zhao nói: “Các thử nghiệm thực tế quá đắt và đôi khi không hiệu quả. Cặp song sinh kỹ thuật số được sử dụng trong nhiều cỗ máy phức tạp và đôi khi nguy hiểm, từ lò phản ứng hạt nhân ở Idaho đến tuabin gió ở Paris.
Những người khác đang triển khai kỹ thuật số sinh đôi trên quy mô lớn hơn, tạo ra một bản sao kỹ thuật số của toàn bộ thành phố hoặc quốc gia. Năm 2021, tổ chức phát triển cộng đồng phi lợi nhuận Orlando Economic Partnership đã công bố hợp tác với Unity để xây dựng một phiên bản kỹ thuật số của thành phố Florida. Giám đốc điều hành Tim Giuliani hy vọng nó sẽ được sử dụng như một nguồn tài nguyên công cộng và “cơ sở hạ tầng xương sống”, cho phép các chuyên gia giao thông vận tải xem cách hệ thống xe lửa có thể tác động đến khu vực hoặc cho các công ty tiện ích lập bản đồ mạng 5G và để các nhà khí hậu học nghiên cứu tác động tiềm tàng của sự biến đổi khí hậu . Ông ước tính chi phí của dự án vào khoảng 1 đến 2 triệu đô la.
Tất nhiên, việc tạo ra các bản sao kỹ thuật số quy mô lớn cũng đặt ra câu hỏi về quyền riêng tư và an ninh mạng. Chỉ có thể tạo nhiều bản sao nếu nhiều loại cảm biến được sử dụng để theo dõi dữ liệu thực tế và chuyển động. Công nhân tại các nhà máy có thể cảm thấy khó chịu khi mọi động thái đều bị theo sát; hoặc nếu một hacker xâm nhập vào hệ thống song sinh kỹ thuật số, anh ta sẽ biết mọi thứ về hệ thống độc quyền. Ông Zhao nhấn mạnh sự cần thiết của một quy tắc quản lý đối với vấn đề này.
BMW dự định đưa mô hình bản sao kỹ thuật số của nhà máy ra toàn thế giới. Công ty đang trong quá trình xây dựng một nhà máy mới ở Hungary, được mô phỏng hoàn toàn bằng Omniverse của Nvidia. BMW sẽ sớm áp dụng kỹ thuật số đôi tại tất cả các cơ sở. Bachmann, Giám đốc Nhà máy BMW Regensburg, cho biết lợi ích của hệ thống kép kỹ thuật số chỉ có thể được thực hiện đầy đủ khi mọi nhà máy đều được số hóa theo cách tiêu chuẩn.
Bạn cừu