ما هي التوائم الرقمية؟ عندما تصبح المرآة السوداء حقيقة واقعة

هل كنت خائفا من مشاهدة بلاك ميرور؟ هل فكرت في المستقبل بتوجس؟ لدينا رسالة لك - هناك تقنية يجب أن تبدأ في التفكير. يصبح العالم غير الواقعي لـ Black Mirror حقيقة واقعة. دعنا نتحدث عن التوائم الرقمية.

التوائم الرقمية - جدول المحتويات:

1. ما هو التوأم الرقمي؟
2. ما هي الأنواع الرئيسية للتوائم الرقمية؟
3. ما الفرق بين التوائم الرقمية والمحاكاة؟
4. المجالات الرئيسية لتطبيق التوائم الرقمية
5. مزايا التوائم الرقمية للصناعة
6. التطبيقات المستقبلية للتوائم الرقمية
7. التهديدات والمخاوف

ما هو التوأم الرقمي؟

التوأم الرقمي هو نموذج في الواقع الافتراضي مصمم ليعكس كائنًا ماديًا آخر موجودًا في العالم الحقيقي. التوأم الرقمي هو نسخة طبق الأصل من كائن ، وليس مجرد صورة أو مخطط ، أو ليس حتى محاكاة للكائن ، ولكن نسخة طبق الأصل تعكس جميع ميزات الكائن. يمكن إنشاء النسخة المتماثلة أو المفهوم الرقمي الذي يحتوي على معلومات حول الكائن الحقيقي وتواجده ككائن بمفرده وربطه بنموذجه المادي بشكل دائم.

كل هذا يعني أن مفهوم التوائم الرقمية يحتوي على ثلاثة عناصر رئيسية: مساحة حقيقية مع كائن حقيقي ، ومساحة افتراضية بها كائنات افتراضية ، والاتصال بينها الذي يسمح بتدفق مستمر للمعلومات بين الفضاء الافتراضي والفضاء الحقيقي.

تم تقديم فكرة استخدام تقنية التوائم الرقمية لأول مرة في عام 1991 في المنشور المعنون Mirror Worlds: أو The Day Software Puts the Universe in a Shoebox بواسطة خبير الكمبيوتر في جامعة Yale David Gelernter. في المنشور ، يجادل Gelernter بأن تمثيلات دقيقة للعالم يمكن الوصول إليها من خلال شاشة الكمبيوتر ستكون متاحة للجميع في المستقبل القريب. في رؤيته ، سيتمكن الناس من التفاعل مع السحرة بنفس الطريقة التي يتفاعلون بها مع الواقع الذي يمرون به كل يوم. يتوقع Gelernter أنه سيتم استخدام أجهزة الكمبيوتر بشكل مختلف ويشرح كيف يمكن بناء نسخة طبق الأصل من العالم باستخدام تقنيات اليوم.

تم تطوير مفهوم التوائم الرقمية أيضًا من قبل الأستاذ مايكل جريفز ، الذي يُنسب إليه أول تطبيق للفكرة لاستخدامها في التصنيع. قدم المفهوم في عام 2002 في الحدث المخصص لإدارة حياة المنتج. في البداية ، تمت الإشارة إلى المفهوم باسم نموذج المساحات المتطابقة. تشيد مقالاته ومنشوراته بإتقان المنتجات الرقمية وإمكانية استخدامها التي لا يمكن تمييزها عن نماذجها الحقيقية فحسب ، بل إنها رائعة لأغراض الاختبار والمحاكاة.

ومع ذلك ، فإن تقنية التوائم الرقمية ليست حديثة كما تبدو. استخدمت وكالة ناسا التكنولوجيا الرقمية المزدوجة بالفعل في الستينيات خلال مهمات استكشاف الفضاء عندما تم تكرار المركبات الفضائية على الأرض واستخدامها للاختبار والبحث. مصطلح "التوائم الرقمية" ، كما نفهمه اليوم ، استخدمه المتخصص في وكالة ناسا جون فيكرز في عام 2010.

ما هي الأنواع الرئيسية للتوائم الرقمية؟

هناك عدة أنواع من التوائم الرقمية ، ولكن الاختلاف الرئيسي يكمن في مجال التطبيق أو عمقه ، ومن ثم يمكننا التحدث عن: التوائم الجزئية ، أو التوائم الأصول ، أو توائم النظام ، أو التوائم العملية. التوائم الجزئية هي توائم أساسية صغيرة جدًا لمكونات العمل. يتم استخدام توائم الأصول لما يسمى الأصول المكونة من مكونين منفصلين يعملان معًا. تسمح توائم الأصول بمراقبة وقياس المكونين أثناء العمل.

توائم النظام في المستوى التالي من التعقيد. يكرر هذان التوأم أنظمة وظيفية كاملة ويسمحان بدراسة أشياء مادية أكبر. تعكس عملية التوائم عمل الأنظمة الضخمة مثل المصانع أو الهياكل الكبيرة الأخرى. تساعد عملية التوائم على مراقبة التفاعلات المعقدة وتسمح بمزامنة العناصر لتحقيق أعلى كفاءة ممكنة للعملية.

ما الفرق بين التوائم الرقمية والمحاكاة؟

تُستخدم مفاهيم المحاكاة والتوائم الرقمية أحيانًا للإشارة إلى نفس الأشياء الرقمية ، لكنها أشياء مختلفة والمفاهيم الأساسية مختلفة. عادة ما يتم إنشاء المحاكاة في نظام أساسي مثل برنامج CAD أو غيره ولا يجب أن يكون لها أي علاقة بأي كائن مادي حقيقي.

على العكس من ذلك ، يجب إنشاء التوأم الرقمي فيما يتعلق بالكائن المادي الحقيقي. تعتمد العملية الكاملة لإنشاء التوائم الرقمية على بيانات حقيقية تتعلق بالكائن. ترتبط النسخة المتماثلة الرقمية بالكائن الحقيقي من خلال مستشعرات إنترنت الأشياء وتحصل على بيانات في الوقت الفعلي ، مما يعني أن البيانات يتم تحديثها باستمرار. تدفق المعلومات بين التوأم الرقمي والجسم ثنائي الاتجاه. يمكن استخدام نتائج العمليات التي تحدث في التوائم الرقمية مع الكائن الأصلي الحقيقي.

المجالات الرئيسية لتطبيق التوائم الرقمية

لا يزال إنشاء التوائم الرقمية مكلفًا للغاية وشاقًا ، وفي الوقت الحالي ، يقتصر استخدام التوائم الرقمية على مناطق معينة. يتم استخدامها على نطاق واسع في مجالات مثل:

• التخطيط العمراني

يمكن للتوائم الرقمية للبلدات والمدن إظهار بيانات مكانية واقعية في أنظمة ثلاثية الأبعاد ورباعية الأبعاد. يسمح تطبيق التوائم بتخطيط حضري أكثر اتساقًا للبيئة. في الوقت الحالي ، تقرر المزيد والمزيد من المدن الانضمام إلى شنغهاي وسنغافورة وإنشاء التوائم. تتوفر جميع البيانات في الوقت الفعلي ، لذا فهي تحسن بشكل كبير جميع العمليات المتعلقة بتصميم الشوارع والمباني وأنظمة النقل. تم إنشاء توائم رقمية في معظم المدن الجديدة التي يتم بناؤها مؤخرًا في الشرق الأوسط في نفس الوقت.

• صناعة السيارات

التطبيق الثاني المهم للغاية للتوائم الرقمية قد نجده في صناعة السيارات. السيارات لها هيكل معقد يتضمن العديد من الأنظمة التي يجب أن تعمل معًا دون التعرض لخطر الكسر. تساعد التوائم الرقمية على زيادة أداء وكفاءة المركبات. في حالة السيارات التي تعمل باستخدام دعم التوائم الرقمية للذكاء الاصطناعي ، تسمح بإجراء فحص مبكر لصلاحية التكهنات.

• رعاية صحية

في البداية ، كانت جميع التوائم الرقمية المستخدمة في صناعة الرعاية الصحية عبارة عن نسخ طبق الأصل من المنتجات والمعدات. حاليًا ، يتم تطبيق مفهوم التوأم الرقمي في الرعاية الصحية على المرضى الذين يحتاجون إلى التشخيص والمراقبة. يتم بناء نماذج مخصصة بالكامل للمرضى. تسمح هذه النسخ المتماثلة بتخزين وتتبع معايير نمط الحياة. التوائم الرقمية لجميع السكان ستتيح البحث عن الأنماط بشكل أكبر.

• الصناعة التحويلية

تُظهر التوائم الرقمية عمل الكائن خلال دورة حياته الكاملة. كان أول تطبيق لتكنولوجيا التوأم الرقمي في التصنيع. يمكن إنتاج جميع المنتجات المعقدة باستخدام التوائم الرقمية ويمكن استخدامها في كل مرحلة من مراحل الإنتاج.

• محطات توليد الكهرباء

تساعد التوائم الرقمية في تحديد الجدول الزمني لمثل هذه الكيانات الضخمة والمعقدة مثل محطات الطاقة. يجب صيانة جميع أنواع المحركات والتوربينات الكبيرة بانتظام ويعتمد تشغيلها بشدة على العمليات الدورية التي يجب إدارتها بشكل منظم لإبقائها قيد التشغيل. يبدو أن التوائم الرقمية لا غنى عنها هنا.

مزايا التوائم الرقمية للصناعة

• تقليل المخاطر

يمكن حماية صحة وسلامة الموظفين وكذلك البيئة من خلال استخدام برامج التوائم الرقمية. يمكن الحفاظ على أهداف العمل من خلال الحد من الحوادث أثناء عملية الإنتاج. مع تقنية التوأم الرقمي ، أصبح من الأسهل بكثير تجنب فترات التوقف المكلفة.

• جودة المنتجات

من خلال الرؤية الأفضل التي توفرها عمليات المحاكاة التي يتم إجراؤها من خلال التكنولوجيا الرقمية المزدوجة ، يمكن لشركات التكنولوجيا الرقمية تحسين جودة منتجاتها وتخصيصها في الوقت الفعلي ، عند الضرورة.

• تكلفة الصيانة أقل

تزود التوائم الرقمية الشركة بالتنبؤات المتعلقة بعملية الإنتاج بأكملها. هذا يسمح لهم بجدولة الإصلاحات أو تغيير الأجزاء قبل تعطل أي شيء.

التطبيقات المستقبلية للتوائم الرقمية

لا يوجد حد للتطبيق المستقبلي للتوائم الرقمية. في الوقت الحالي ، لا يزال التوائم الرقميون يتعلمون مهاراتهم الجديدة ، لكن مقدار الأموال المستثمرة ومقدار القوة المعرفية يزدادان كل عام بشكل كبير. في الوقت الحاضر ، ينمو سوق التوائم الرقمية بشكل أساسي في العديد من القطاعات الرائدة مثل التصنيع والسيارات والطيران والطاقة والرعاية الصحية والخدمات اللوجستية ، ولكن من المتوقع أن يغطي تطويرها المستقبلي جميع المجالات الممكنة للنشاط البشري.

• المدن الذكية

السبب الرئيسي للعلماء الذين يرغبون في إنشاء توائم رقمية للمدن والبلدات ، هو انبعاثات الكربون الناتجة عن الهياكل الحضرية الضخمة. تشير التقديرات إلى أن المدن تنتج ما يقرب من 70٪ من الكربون وتستهلك أكثر من ثلثي طاقة العالم. من المتوقع أن تغرق العديد من المدن مثل ميامي ونيويورك وسان دييغو وجاكرتا ، إلى جانب مساحة كبيرة من الأرض في الصين والهند ، بحلول عام 2050.

قد يساعد التخطيط الأكثر استدامة للتنمية الحضرية والتحكم الأفضل في الوقت والموارد المستخدمة من قبل صناعة البناء (حاليًا غير فعال للغاية) في تقليل إهدار الطاقة وانبعاث الكربون في الغلاف الجوي. التوائم الرقمية للمدن هي الحل للمشكلة - يمكنها المساعدة في تحسين جميع عمليات التحضر مثل التصميم والتخطيط والبناء والإدارة اليومية. يمكن أن تقلل التوائم الرقمية من إهدار الطاقة القادمة من المباني القديمة غير المعزولة جيدًا ، فضلاً عن تقليل الانبعاثات الناتجة عن تدفق حركة المرور غير الفعال.

حاليًا ، هناك العديد من مشاريع المدن الحضرية في جميع أنحاء العالم قيد التنفيذ. هذه المدن ليس لديها توائمها الرقمية حتى الآن ، لكنها ستأتي إذا توقعت الحكومات والدول المحلية الحفاظ عليها بشكل لا تشوبه شائبة. حجم المشروع هائل - تهدف معظم المدن الضخمة إلى أن تكون ذكية عاجلاً أم آجلاً. اختارت وزارة الإسكان والشؤون الحضرية التابعة لحكومة الهند 100 مدينة لتصبح ذكية بحلول عام 2023. وتعد الولايات والحكومة من كبار المستثمرين والمبادرين لمشروع المدن الذكية الهندية. من المتوقع أن تسمح جميع المدن الهندية الذكية بمشاركة الأشخاص الأذكياء من خلال استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (الأدوات القائمة على الهاتف المحمول).

يوجد في الصين عدد أكبر من مشاريع المدن الذكية قيد التشغيل - ما يقرب من 500 مشروع. هناك 100 مدينة رائدة ، وأكثرها شهرة في القائمة مثل بكين وشنغهاي وشنتشن وهانغتشو وتشنغدو ووهان. لا يزال معظمها قيد الإنشاء ، لكن من المتوقع أن تكون الصين أول دولة على وجه الأرض تتمتع بذكاء كامل في المستقبل.

تقع بعض أكبر المدن الذكية في الولايات المتحدة ، وهي نيويورك ولوس أنجلوس وسان فرانسيسكو وفينيكس وسالت ليك سيتي ودنفر وميامي ومينيابوليس. أصبحت لندن ودبي أذكياء أيضًا ، على غرار باريس وجاكرتا وملبورن وبرشلونة وتايبيه. كما نرى ، تهدف معظم المدن الكبرى إلى أن تصبح ذكية في المستقبل القريب ، وستحصل جميعها على توائم رقمية في نهاية المطاف.

• الأرض والزراعة

لمزيد من التحكم في انبعاث ثاني أكسيد الكربون ، يجري تطوير توأم الأرض. يُذكر أن التوأم الرقمي يجب أن يساعد في التنبؤ بالتغيرات في المناخ والتنبؤ بنتائج هذه التغييرات. بدأ المشروع في منتصف عام 2021 ومن المتوقع أن يستمر لمدة عشر سنوات على الأقل. في النهاية ، سيتم تصميم النموذج الرقمي الكامل عالي الدقة للأرض. تهدف نسخة طبق الأصل من الأرض إلى تمثيل جميع العمليات التي تحدث على سطح الأرض. سيتم مراقبة الغذاء والماء والطاقة من خلال هذا التوأم أيضًا.

تُستخدم بعض الحلول المتعلقة بالتوائم الرقمية في الزراعة بالفعل لتعزيز إنتاج المحاصيل مثل الذرة والقمح وفول الصويا. أجهزة الاستشعار تراقب الطقس ونوعية التربة. تشكل الأحداث الطبيعية مثل الأعاصير والفيضانات والجفاف خطرًا على الأمن الغذائي ، وقد تكون التنبؤات الدقيقة التي توفرها التكنولوجيا الرقمية المزدوجة هي الحل للزراعة.

• التوائم الرقمية البشرية

قد يحتاج العالم الرقمي للمدن الرقمية الذكية إلى سكان بشريين رقميين لكي يزدهروا. يمكن للبشر أن يكون لديهم توائم رقمية وتسمح التكنولوجيا بالفعل بإنشاء مثل هذه الكيانات. من المتوقع أن يتم استخدام التوائم الرقمية للبشر التي ستقود الحياة الرقمية قبل نهاية العقد ، وهو قريب جدًا. من المتوقع أن يفكر هؤلاء التوائم الرقميون ويتعلمون من نماذج حقيقية - البشر.

التهديدات والمخاوف

يمكن أن تكون التوائم الرقمية للبشر مفيدة لأصحاب العمل والشركات والشركات ، ولكن هل سيكون ذلك مفيدًا بنفس القدر للأفراد؟ قد يثبت أنه غير أخلاقي للغاية وضار للتفاعلات البشرية. التوائم الرقمية البشرية التي ستتعلم المهارة المطلوبة قد تحل محل البشر وتجعلهم زائدين عن الحاجة. قد يقرر أصحاب العمل توظيف إنسان رقمي بدلاً من شخص حقيقي ، وهو أمر لا يمكن فهمه إلا من خلال مقارنة تكاليف المعيشة لكلا المخلوقين.

نهاية الحرية والإرادة الحرة. من بين الثناء على وظائف التوائم الرقمية للمدن تلك التي قد لا تكون مفيدة للبشر على الإطلاق. يقال إن الحكومات ، أو الكيانات الإدارية الأخرى ، قد تكون قادرة على التحكم في جميع الجوانب الحيوية للعيش في الفضاء الحضري. سيكون التوأم الرقمي قادرًا على التحكم في تدفق حركة المرور - مما يعني أنه قد لا يتمكن المرء من السفر حيث يشاء والتحكم في درجة حرارة الغرف والمياه المستخدمة في شقق المواطنين - مما يعني أنك قد لا تتمكن من الاستحمام لفترة طويلة بعد الآن .

إن مقدار القوة والسيطرة التي تمنحها تكنولوجيا التوائم الرقمية لسلطات غير معروفة وغير متوقعة ستحكم مدننا مفرط وخطير - ستكون هناك مليون طريقة لمعاقبة الأفراد غير المطيعين ، فقط من خلال التلاعب بالبيئة المباشرة للشخص (نقص الوصول إلى الخدمات ، تقييد الموارد ، محدودية القدرة على السفر).

قد يُجبر البشر الحقيقيون على العيش في أماكن صغيرة ومحصورة ، دون الوصول إلى الطبيعة أو الكائنات الحية الأخرى. نظرًا لأن شركات البيع بالتجزئة تخطط للانتقال إلى الواقع الافتراضي ، فسيتم تحقيق التسوق عبر الوسائط الافتراضية أيضًا. يبدو أن بعض المصممين الرئيسيين لتكنولوجيا التوائم الرقمية قد نسوا أن التسوق لا يتعلق فقط بالحصول على السلع ولكن له علاقة أكثر: التواصل الاجتماعي ، والترفيه ، والانتعاش للعقل.

حاليًا ، هناك أمثلة حية لمدن ذكية يمكن تحليلها فيما يتعلق بقضايا الأخلاق والحرية. يتم الإشادة ببكين لنظام الدفع الذي يسمح بوجود غير نقدي في جميع أنحاء المدينة - هل سيضطر جميع مواطني العالم إلى امتلاك جهاز ذكي؟ استبدلت قوانغتشو بطاقات الهوية بالهواتف الذكية - النظام يعمل بكامل طاقته ، لكنه يسمح بقدر أكبر من السيطرة على المواطنين الأفراد أكثر مما كان ممكنًا في أي وقت مضى. الأشخاص الذين ينتقدون الحكومة لم يعد لديهم فرصة للاختباء في قوانغتشو بعد الآن.

السؤال الأكثر أهمية حول التوائم الرقمية للفضاء الحقيقي (المدن والأرض والأشياء) والتوائم الرقمية للبشر يتعلق بالصلة بين الإنسان والنسخة المقلدة المطلوبة للعملية بأكملها - هل سيكون هاتفًا ذكيًا أو جهازًا آخر. يبدو أن التغيير إلى الواقع الرقمي ضروري لبعض مجالات الحياة البشرية ، لكن تكنولوجيا التوائم الرقمية تستهلك الكثير من الطاقة. ألا يجب أن نسأل أنفسنا ما إذا كانت جميع تطبيقات تقنية التوائم الرقمية ضرورية حقًا في جميع جوانب حياتنا ومن يرغب بالضبط في الاستفادة من جعل نماذج بشرية تعيش مع توأم مفكر في عالم غير واقعي وغير طبيعي ويمكن التحكم فيه بالكامل ؟

إذا أعجبك المحتوى الخاص بنا ، فقم بالانضمام إلى مجتمع النحل المشغول لدينا على Facebook و Twitter و LinkedIn و Instagram و YouTube و Pinterest.

المؤلف: روبرت ويتني

خبير JavaScript ومدرب يدرب أقسام تكنولوجيا المعلومات. هدفه الرئيسي هو رفع مستوى إنتاجية الفريق من خلال تعليم الآخرين كيفية التعاون الفعال أثناء البرمجة.

مشاهدة جميع المشاركات